Wyższa Szkoła Morska

Instytut Elektrotechniki i Automatyki Okrętowej

Zakład Automatyki Okrętowej

PRACA KONTROLNA

            Inteligentny pozycjoner SRD991 podstawowe cechy, działanie i obsługa

Opracował: 

Paweł Jacewicz

1

Spis treści

1.

 

Podstawowe

 

dane

 

techniczne

 

pozycjonera 

SRD991...............................................................3

2. Wiadomości ogólne.................................................................................................................4

3. Działanie pozycjonera.............................................................................................................5

  3.1. Analogowy tryb pracy........................................................................................................6

  3.2. Cyfrowy tryb pracy............................................................................................................6

4. Rozruch urządzenia.................................................................................................................7

  4.1. Wiadomości ogólne............................................................................................................7

  4.2. Nastawa za pomocą klawiszy lokalnych............................................................................8

  4.3. Tryby pracy dla klawiszy lokalnych..................................................................................9

4.4. Zatrzymanie urządzenia.....................................................................................................12

Literatura...................................................................................................................................12

2

1. Podstawowe dane techniczne pozycjonera SRD991

Rys.1. Widok pozycjonerów zainstalowanych na zaworach różnego typu

Cechy pozycjonera:

•

Autostart

•

Autodiagnostyka

•

Komunikacja HART lub FOXCOM

•

Konfiguracja   za   pośrednictwem   klawiszy   lokalnych,   przenośnego   terminala   ręcznego, 

komputera PC lub systemu szeregowego I/A.

•

Niski pobór powietrza

•

Niskie wibracje we wszystkich kierunkach

•

Skok 8 do 100 mm (0,3 do 4 cali)

•

Zasięg kątowy do 95

°

3

•

Łatwa obsługa przy użyciu trzech klawiszy

•

Ciśnienie powietrza zasilającego do 6 bar (90 psig)

•

Działanie pojedyncze lub podwójne

•

Mechaniczny wskaźnik ruchu (położenia)

•

Montaż na siłownikach liniowych bezpośrednio lub zgodnie z IEC 534

•

Montaż na siłownikach obrotowych zgodnych z VDI/VDE 3854

•

Klasa ochrony IP 65 oraz NEMA 4

•

Ochrona   eksplozyjna:  EEx   ia   IIC   T4  oraz  EEx   ia   IIC   T6  zgodnie   z  CENELEC  lub 

„faktyczne bezpieczeństwo” zgodnie z FM i CSA

•

Wbudowany niezależne graniczne przełączniki indukcyjne (opcjonalnie)

•

Czujniki ciśnienia powietrza zasilającego i ciśnienia wyjściowego (opcjonalnie)

•

Przekaźnik wspomagający do minimalizacji czasu skoku (opcjonalnie)

2. Wiadomości ogólne

Inteligentny   elektro   –   pneumatyczny   pozycjoner  SRD   991  jest   przeznaczony   do 

obsługi   siłowników   zaworów   pneumatycznych   w   systemach   sterowania   i   regulatorach 

elektronicznych używających sygnału komunikacyjnego HART przekładanego na analogowy 

sygnał   sterujący 4  

÷

  20 mA. Czysta praca cyfrowa jest dostępna przy użyciu komunikacji 

cyfrowej FOXCOM przez system szeregowy I/A.

Pętla   sterowania   została   przedstawiona   na   rysunku   2.   Inteligentny   pozycjoner  1  i 

siłownik pneumatyczny 2 działają w obwodzie sterowania, gdzie wejściowa wartość zadana 

w  jest   wyprowadzana   z   regulatora   nadrzędnego   lub   systemu   operatorskiego,   wyjściem 

natomiast jest sygnał ciśnienia y i pozycja x siłownika na zaworze 3.  Pozycjoner może być 

podłączony zarówno do siłowników liniowych jak i obrotowych. Siłowniki wyposażone w 

sprężyny są sterowane przy pomocy pozycjonerów pojedynczego działania. Siłowniki bez 

sprężyn   są   sterowane   przez   pozycjonery   podwójnego   działania.   Pozycjoner   może   być 

obsługiwany lokalnie za pomocą klawiszy lokalnych. Wersje pozycjonera HART i FOXCOM 

mogą   być   obsługiwane   lokalnie   lub   zdalnie   za   pośrednictwem   przenośnego   terminala 

ręcznego 4 lub szeregowego systemu I/A (FOXCOM). Dla powietrza zasilającego zaleca się 

stosowanie regulatora filtrującego FOXBORO ECKARDT FRS923.

4

Rys.2. Schemat blokowy pętli sterowania z wykorzystaniem pozycjonera SRD991

3. Działanie pozycjonera

Schemat blokowy pozycjonera został przedstawiony na rysunku 3. Poniżej zostanie 

przedstawiona zasada obróbki i przetworzenia sygnału przez pozycjoner, w zależności od 

trybu w jakim pracuje (analogowy lub cyfrowy) 

5

Rys.3. Schemat blokowy pozycjonera

3.1. Analogowy tryb pracy

Podczas działania w trybie analogowym (punkt do punktu), sygnał prądowy 4...20 mA 

na  wejściu   jest  zamieniany  na  napięcie  zasilające  przez   przetwornik   napięcia  7.  Wartość 

prądu jest mierzona, zamieniana przez przetwornik analogowo – cyfrowy (A/D) 9 i podawana 

poprzez przełącznik  10  do jednostki sterowania cyfrowego  11  zawierającej mikroprocesor. 

Sygnał   wyjściowy   dla   operacji   w   trybie   analogowym   jest   podawany   do   przetwornika 

elektromechanicznego   (jednostka  I/P)  12,   który   steruje   analogowym   wzmacniaczem 

pneumatycznym pojedynczego lub podwójnego działania  14, poprzez przedwzmacniacz  13. 

Wyjściem   ze   wzmacniacza  14  jest   ciśnienie   wyjściowe   (y

1

,   y

2

)   podawane   do   siłownika. 

Wzmacniacze   pneumatyczne   są   zasilane   powietrzem   zasilającym   o   ciśnieniu   1,4...6   bar 

(20...90 psig).

  Położenie   siłownika  x  jest  przesyłane   do  jednostki   sterującej  11  poprzez   czujnik 

położenia (pojemnościowy)  15  i jest wyświetlane niezależnie na mechanicznym wskaźniku 

ruchu (położenia) 16.

 Czujniki ciśnienia 19 i 20 (opcjonalne) i zewnętrzne wejścia / wyjścia 21 (opcjonalne) 

umożliwiają podłączenie niezależnych sygnałów alarmowych.

6

Inicjalizacja,   rozruch   oraz   przetwarzanie   danych   dla   pozycjonera   mogą   być 

przeprowadzone  przy użyciu  klawiszy lokalnych  17  przy wskazaniach  stanu  podawanych 

przez diody LED 18.

Wersje  HART  i  FOXCOM  przeprowadzają rozruch oraz przetwarzanie danych przy 

użyciu odpowiednio:

a.

jednostka HART – przenośny terminal ręczny lub komputer PC,

b.

jednostka FOXCOM – komputer PC lub system szeregowy I/A.

3.2. Cyfrowy tryb pracy

Podczas   działania   w   trybie   cyfrowym   sygnał   napięciowy   prądu   stałego   jest 

dostarczany   wejściem  w.  W  napięciu  modulowany  jest   sygnał  FSK.  Modulacja   obejmuje 

informację (np.: wartość zadaną). Sygnał jest przesyłany cyfrowo do jednostki sterującej 11 

przez jednostkę FSK oznaczony numerem 8.

Pozostałe   tryby   pracy   nie   różnią   się   od   dostępnych   przy   analogowym   sygnale 

wejściowym.

4. Rozruch urządzenia

4.1. Wiadomości ogólne

7

Rys.4. Podstawowe elementy regulacyjne pozycjonera SRD991

Elementy   regulacyjne   pokazano   na   rysunku   4.   Przed   uruchomieniem   pozycjonera, 

muszą zostać podłączone sygnały wejściowy i powietrza zasilającego. Podłączenie powietrza 

zasilającego musi mieć wystarczającą przepustowość oraz podawać ciśnienie 1,4 

÷

 6 bar (20 

÷

 90 psig), które nie powinno jednak przekraczać maksymalnego ciśnienia pracy siłownika. 

Tłumienie   dla   wyjścia   sygnału   pneumatycznego   (regulacyjna   śruba   dławiąca  17  dla 

siłowników pojedynczego działania lub  17  i  18  dla siłowników podwójnego działania) jest 

ustawione na wartość roboczą fabrycznie. Normalnie nie ma konieczności zmieniania go.

Ustawianie funkcji  SRD991  jest realizowane za pośrednictwem klawiszy lokalnych 

kiedy   pokrywa   jest   zdjęta.   Wszystkie   ważne   funkcje   mogą   tam   być   wybrane.   Wersje 

pozycjonera z komunikacją  HART  lub  FOXCOM  mają rozszerzony zakres funkcji. Funkcje 

nastawcze   w   trybie   komunikacyjnym   są   realizowane   za   pośrednictwem   przenośnego 

terminala   ręcznego,   komputera  PC  lub   systemu   szeregowego    I/A  (FOXCOM).   W   tym 

przypadku, klawisze lokalne na pozycjonerze mogą być zablokowane dla użytkownika.

8

Konfiguracja  przy użyciu klawiszy lokalnych lub interfejsu komunikacyjnego może 

przeszkadzać   działaniu   aktualnego   procesu!   Podczas   konfiguracji   zaleca   się   odcięcie 

przepływu przez zawór.

Dla pierwszego uruchomienia zaleca się wybranie „Autostart” lub „Short autostart” 

(skrócone   uruchomienie   automatyczne).   Dla   inicjalizacji   automatycznego   uruchomienia 

używamy   klawiszy   lokalnych   lub   komunikacji   HART   lub   FOXCOM.   Wejściowy   sygnał 

prądowy dla „Autostart” i „Short autostart” musi być większy niż 5 mA. 

Po wybraniu przełożenia przekładni wskaźnika ruchu (położenia)  12  trzeba ustawić 

dysk   wskaźnikowy   na   wale   przekładni   w   żądaną   pozycję   i   dopasować   znak   w   oknie   w 

pokrywie   obudowy.   Po   położeniu   pokrywy   obudowy,   trzeba   zwrócić   uwagę   aby 

odpowietrzenie było ustawione ku dołowi.

4.2. Nastawa za pomocą klawiszy lokalnych

Ustawianie funkcji pozycjonera jest przeprowadzane przy użyciu klawiszy lokalnych 

15  (M),  13  (UP),  14  (DOWN). Nie należy dotykać tyłu  pozycjonera podczas operowania 

klawiszami (Niebezpieczeństwo skaleczenia się!). Poniższe stany wskazywane są przez diody 

LED 16:

                                   Tabela 1. Stany wskazywane przez diody LED

Diody LED

Opis

Red

Green

M

1

2

3

4

-

*

-

-

-

INIT: diody LED wskazują 
inicjalizację faz pozycjonera
↓
wymaga to kilku sekund

-

-

*

-

-

-

-

-

*

-

-

-

-

-

*

-

-

-

-

-

NORMAL OPERATION 
normalna praca

/*

x

x

x

x MENU: xxxx = menu

-

y

y

y

y PARAMETER yyy dla 

menu

*

-

-

-

-

FAULT (błąd)

                                      Red – dioda czerwona, Green – dioda zielona
                                      /* oraz x – światło błyskające, * oraz y – ciągłe

Podczas rozruchu pozycjoner powinien być w trybie pracy „NORMAL OPERATION”

9

4.3. Tryby pracy dla klawiszy lokalnych

Działanie klawiszy lokalnych jest możliwe tylko w trybach pracy: IN SERVICE, OUT 

SERVICE lub FAILSAFE. 

INITIALIZE (Inicjalizacja):

Pozycjoner   nie   jest   gotowy   do   pracy.   Przeprowadzane   są   różne   automatycznie 

przebiegające testy. W klika sekund jednostka automatycznie przełącza się w tryb normalnej 

pracy.

Normalna praca: IN SERVICE, OUT SERVICE lub FAILSAFE. Przełączanie trybów w 

Menu jest dostępne jeśli nie zablokowano przed wprowadzaniem zmian.

Poniżej przedstawiono krótki opis opcji menu, parametrów i działania klawiszy.

Tabela 2. Funkcje dostępne w menu i odpowiadające wskazania diod LED

Diody LED

migające

Menu

Opis

Red

Green

M.

1

2

3

4

 /*

/*

-

-

-

1

Linearyzacja 
pozycji kątowej

/*

-

/*

-

-

2

Autostart

/*

-

-

/*

-

3

Działanie 
pozycjonera

/*

-

-

-

/*

4

Charakterystyka

/*

/* /*

-

-

5

Ograniczenie 
ruchu / odcięcie

/*

/*

-

/*

-

6

zarezerwowane

/*

/*

-

-

/*

7

Test operacji 
pneumatycznych

/*

-

/* /*

-

8

Test przebiegu 
sterownia

/*

-

/*

-

/*

9

Dostrojenie 
wejścia prądowego 
przetwornika A/D

/*

-

-

/* /*

10

Skrócony autostart

                                      Red – dioda czerwona, Green – dioda zielona

10

Obsługa menu i wprowadzanie parametrów:

•

Wchodzimy do trybu Menu poprzez wciśnięcie klawisza M. Czerwona dioda LED świeci 

z zieloną LED1, co wskazuje opcje 1 w Menu.

•

Wybór   żądanej   opcji   w  Menu  jest   dokonywany   poprzez   wciśnięcie   klawisza  UP  lub 

DOWN (opcja w górę lub w dół). Każde przyciśnięcie klawisza przesuwa o jedną opcję do 

przodu (lub wstecz). Błyskające zielone diody LED wskazują aktualnie wybraną opcję.

•

Równoczesne   przyciśnięcie   klawiszy  UP  i  DOWN  potwierdza   wybraną   opcję   i 

wprowadza   tryb   wyboru   parametru   (Parameter).   Czerwona   dioda   gaśnie,   a   pozostałe 

zielone   wskazują   parametr   lub   stan   do   ustawienia.   Parametry   ustawiamy   zgodnie   z 

tabelą 3.

•

W dowolnym  czasie  możemy  opuścić  tryb  Menu, przyciskając  klawisz  M. Wszystkie 

diody zgasną i pozycjoner powróci do trybu Normal operation (normalna praca).

Poniżej  w tabeli  3 przedstawiono  dostępne  parametry  i odpowiednie  dla nich  stany diod 

przyporządkowane do odpowiednich funkcji  Menu.  Klawisze zmieniające wartości danego 

parametru oznaczono w nawiasach kwadratowych. Nazwy barw diod LED zostały użyte w 

wersji angielskiej: Red – dioda czerwona, Green – dioda zielona

[UP] + [DOWN] oznacza jednoczesne naciśnięcie klawiszy lokalnych UP i DOWN,

W momencie zapisu parametrów diody gasną na krótki czas

11

     Tabela 3. Dostępne parametry i odpowiadające im wskazania diod LED

Wybrana wcześniej opcja 

menu

Diody LED

świecące ciągle

Parametr lub stan

Reakcja na przyciskane klawisze

Red

Green

M

1

2

3

4

1

Linearyzacja pozycji 

kątowej 

-

-

*

-

-

Siłownik liniowy

[

UP] – następny parametr,

[DOWN] – poprzedni parametr
[M] - powrót do Menu
[UP] + [DOWN] – zapis ustawionego parametru i powrót 
do Menu

-

-

-

*

-

Siłownik obrotowy

 2

Autostart

-

*

 -

- 

* 

Gotowość

[

UP] + [DOWN] – uruchamia funkcję IMMEDIATELY 

(natychmiastowo)
   :
   :
praca automatyczna 

1)

   :
   :
Przy zakończeniu tryb automatycznie zmienia się na: praca 
normalna

-

*

-

-

-

Start, geometria

-

-

*

-

-

Pochyłości

-

-

-

*

-

Kroki

-

-

-

-

*

Parametr sterujący

-

-

-

-

-

Koniec

3

Działanie 

pozycjonera

-

*

-

-

-

Wprost

[

UP] – następny parametr,

[DOWN] – poprzedni parametr
[M] - powrót do Menu
[UP] + [DOWN] – zapis ustawionego parametru i powrót 
do Menu

-

-

-

-

*

Odwrotne

4

Charakterystyka

-

*

-

-

-

Liniowa

[

UP] – następny parametr,

[DOWN] – poprzedni parametr
[M] - powrót do Menu
[UP] + [DOWN] – zapis ustawionego parametru i powrót 
do Menu

-

-

*

-

Stałoprocentowa

-

-

-

*

-

Odwrócona 

stałoprocentowa

-

-

-

-

*

Specjalna

5

Ograniczenie ruchu / 
odcięcie

-

*

-

-

-

Dolna wartość 

graniczna

[

UP] – następny parametr,

[DOWN] – poprzedni parametr
[M] - powrót do Menu
[UP] + [DOWN] – zapis ustawionego parametru i powrót 
do Menu

-

-

*

-

-

Odcięcie

-

-

-

-

*

Górna wartość 

graniczna

6

zarezerwowane

-

-

-

-

-

-

-

7

Test operacji 

pneumatycznych

-

*

*

Prąd jednostki IP 0%

↓ 32 x nastawa

     ↓ klawisz UP

                     100%

Każde wciśnięcie [UP] = plus ok. 3%
                             100% + [UP] = 0%
Każde wciśnięcie [DOWN] = minus ok. 3%
                              0% + [DOWN] = 100%
[M] – powrót do Menu
[UP] + [DOWN] – bez funkcji

8

Test przebiegu 

sterownia

-

*

-

-

-

Pozycja               0 %

Każde wciśnięcie [UP] = plus ok. 12,5%
                             100% + [UP] = 0%
Każde wciśnięcie [DOWN] = minus ok. 12,5%
                              0% + [DOWN] = 100%
[M] – powrót do Menu
[UP] + [DOWN] – bez funkcji

-

*

*

-

-

12,5 %

-

-

*

-

-

25  %

-

*

*

*

-

37,5 %

-

-

*

*

-

50  %

-

-

*

*

*

62,5 %

-

-

-

*

-

75  %

-

-

-

*

*

87, 5 %

-

-

-

-

*

100 %

9

Dostrojenie wejścia 

prądowego 

przetwornika A/D

-

*

-

-

-

4 mA

[

UP] – następny parametr,

[DOWN] – poprzedni parametr
[M] - powrót do Menu
[UP] + [DOWN] – zapis ustawionego parametru i powrót 
do Menu

-

-

-

-

*

20 mA

10

Skrócony autostart

-

*

-

-

*

Gotowość

[UP] + [DOWN] – uruchamia funkcję IMMEDIATELY 
(natychmiastowo)
 praca automatyczna 

1)

 Przy zakończeniu tryb automatycznie zmienia się na: praca 
normalna

-

*

-

-

-

Start, geometria

-

-

-

-

-

Koniec

1) Jeśli wyjdziemy poprzez RESET (klawisze M+DOWN+UP jednocześnie naciśnięte), parametr zostaje     
        ustalony na wartość zapisaną

12

4.4. Zatrzymanie urządzenia

Przed   odłączeniem   jednostki,   rozłączyć   powietrze   zasilające   i   elektryczny   sygnał 

wejściowy.   Po   rozłączeniu   sygnału   elektrycznego,   ostatnie   potwierdzenie   konfiguracji 

pozycjonera jest przechowywana w pamięci.

Literatura

1.

Positioners SRD991 Intelligent Positioner SRD991. 1998,1999, Intelligent Automation 

Worldwide FOXBORO ECKARDT GmbH.

2.

Product Specifications SRD991 Intelligent Positioner. PSS EVE0105 A-(en), 05.98, 

Intelligent Automation Worldwide FOXBORO ECKARDT GmbH.

3.

Master Instruction SRD991 Intelligent Positioner. MI EVE0105 A-(en), 10.97, Intelligent 

Automation Worldwide FOXBORO ECKARDT GmbH.

4.

Communication with HART Hand-Held Terminal, Master Instruction SRD991 Intelligent 

Positioner. MI EVE0105 B-(en), 02.98, Intelligent Automation Worldwide FOXBORO 

ECKARDT GmbH.

5.

Communication via HART User Interface ABO991, Master Instruction SRD991 

Intelligent Positioner. MI EVE0105 C-(en), 03.97, Intelligent Automation Worldwide 

FOXBORO ECKARDT GmbH.

6.

Parts List /Recommended Spare Parts List SRD991 Intelligent Positioner, SRD992 

Digital Positioner. PL / RSPL EVE0105 A-(en), PL / RSPL EVE0106 A-(en), 09.98 

Intelligent Automation Worldwide FOXBORO ECKARDT GmbH.

7.

Technical Information  SRD991 Intelligent Positioner. TI EVE0105 A-(en), 05.98, 

Intelligent Automation Worldwide FOXBORO ECKARDT GmbH.

13