在我公司研制的均熱爐控制系統(tǒng)中，使用了某廠生產(chǎn)的DDZ-Ⅲ型電動調(diào)節(jié)閥，在系統(tǒng)調(diào)試過程中，出現(xiàn)了一個特殊問題，一度影響了調(diào)試進度，幾經(jīng)周折才使問題得以解決。現(xiàn)將該問題的處理方法介紹給大家，供借鑒。

      1 問題與現(xiàn)象 

      在我研制的控制系統(tǒng)中，采用了DDZ-Ⅲ型電動調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)熱蒸汽的流量，以達到控制溫度和壓力的目的，DDZ-Ⅲ型電動調(diào)節(jié)閥以電動為主動力，接受標準的直流電流信號，用4~20mA的直流信號控制電動調(diào)節(jié)閥的閥門開度，當控制端所加電流低于4mA閥門關(guān)閉；加20mA電流則閥門開度。

      在均熱爐控制的*初階段，按工藝要求應(yīng)全速升溫，亦即應(yīng)給DDZ-Ⅲ型電動調(diào)節(jié)閥加20mA的電流（閥門初始狀態(tài)所加電流為4mA）使閥門為開度。調(diào)試時，當由單片機經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換和電壓/電流變換所產(chǎn)生20mA電流加上后，DDZ-Ⅲ型電動調(diào)節(jié)閥的閥門竟然毫無反應(yīng)；而在轉(zhuǎn)為手動操作后，閥門確能按所加電流的大小改變其開度。由此可說明電動調(diào)節(jié)閥手動操作檔正常，而自動調(diào)節(jié)檔在響應(yīng)由單片機控制系統(tǒng)DAC輸出的大幅度階躍電流信號，存在“閉鎖”現(xiàn)象。

      2 處理方法

      由于電動調(diào)節(jié)閥手動操作檔是正常的（手動操作也是加電流信號），它意味著核心部分是好的。筆者注意到這樣的現(xiàn)象，在手動操作的情況下，為了使閥門開度，操作時，所加電流并不是突然升到20mA，而是通過手動操作柄的旋轉(zhuǎn)，逐漸將電流加到20mA。

      由此，筆者分析是因為電動調(diào)節(jié)閥的閥門不能適應(yīng)單片機所加階躍電流的變化（4~20mA）閥門響應(yīng)速度過慢，從而造成上述“閉鎖”現(xiàn)象。鑒此，決定在單片機控制系統(tǒng)中，模擬手動操作過程的效果，即在自動調(diào)節(jié)狀態(tài)下，給DDZ-Ⅲ型電動調(diào)節(jié)閥施加緩慢變化的電流信號，先后嘗試了兩種方法，終于達到了目的。

      2.1 軟件模擬

      *先的想法是在每一個控制周期內(nèi)，將由PID算法得到的輸出控制量“一分為三”即在輸出控制量范圍內(nèi)取三個值，分別產(chǎn)生的三個限于實際電流間的、由低到高的電流信號（簡稱：低電流、中電流、實際電流），并依次送到電動調(diào)節(jié)閥，*后達到輸出控制量所要求的開度，且在兩次送出電流信號的間隔間，插入0.5~1s 的延時，軟件流程如圖1。

圖1

      例如：原來的閥門是關(guān)閉的（維持4mA電流），現(xiàn)在需將閥門定為開度，亦即需要產(chǎn)生20mA的電流信號，電流的絕對變化值為：
      20-4=16（mA）
      將該電流“一分為三”得：
     16/3=5.3（mA）
      取整后約5mA為一檔，即應(yīng)一次產(chǎn)生和送出如下的低電流、中電流和實際電流三個電流信號：
      低電流：4+5=9（mA）
      中電流：9+5=14（mA）
      實際電流：20mA

      實際控制時，是由單片機給DAC送出與上述所對應(yīng)的二進制形式的控制量，再經(jīng)V/I轉(zhuǎn)換成電流信號，對八位DAC而言（如DAC0832），三個電流值對應(yīng)的控制量約為：低電流：73H；中電流：B3H；實際電流：FFH。

      經(jīng)過如此處理后，閥門可根據(jù)輸出控制量的大小動作了，并達到應(yīng)有的開度。

      2.2 用RC電路

      上述方法用軟件模擬控制，雖然無需改動硬件，擔增加了軟件編程的麻煩，因此設(shè)想在控制系統(tǒng)的DAC與V/I之間增加一級RC電路，利用RC電路的特性來模擬手動操作的效果，使原先所加的階躍電流變?yōu)楹苈兓碾娏鳎ㄒ妶D2）。

圖2 增加RC的V/I電路

      電路中的R₁和C₁即所增加的RC電路，RC時間常數(shù)的選取，應(yīng)兼顧控制系統(tǒng)的控制周期和電動調(diào)節(jié)閥閥門的機械運動時間，時間常數(shù)過小時，解決不了“閉瑣”問題，過大則降低控制速度，并影響控制精確度。

      在筆者研制的控制系統(tǒng)中，控制周期為15s，電動調(diào)節(jié)閥的閥門從*小到開度約為10s，設(shè)該時間為T，既T=10s，實驗證明。RC時間常數(shù)的選取T/5左右為宜。電路中去R₁C₁=2.2s（R₁=10KC1=220μF）由于控制周期為15s，大于R1C1時間常數(shù)，所以，R₁C₁的加入，并不影響系統(tǒng)的控制精度，因此，在系統(tǒng)的原硬件電路中增加了一級RC電路，解決了電動調(diào)節(jié)閥的閥門“閉瑣”的問題。

      3 結(jié)語

      增加了RC電路后的單片機過程控制系統(tǒng)從投入運行至今，DDZ-Ⅲ型電動調(diào)節(jié)閥沒有出現(xiàn)任何異常現(xiàn)象。它證明這種解決電動調(diào)節(jié)閥“閉瑣”問題的方法是非常有效的

原創(chuàng)作者：浙江金鋒自動化儀表有限公司