REXA执行器培训教程(调节型及开关型简介+电气部分)

REXA电液控制专家TheExpertInElectro-HydraulicControl中国●沈阳ShenyangChina目录•REXA执行器的诞生•REXA执行器结构及工作原理•REXA执行器的操作•REXA执行器的故障诊断•开关型REXA执行器简介第一部分REXA执行器的诞生执行器概述•执行器作为控制系统的终端执行机构，其工作的可靠性、可控性和功能的优劣，将直接影响调节、控制结果的成败和设备的安全性，并制约着自动化总体水平的提高。•仪器仪表方面在过去25年中所取得的重大技术进步。虽然意义深远，但如果没有性能上可以与其相适应的执行器或驱动装置，仪器仪表的卓越性能将无法在过程控制中得到充分发挥。•传统执行器分为电动、气动和液动三种。执行器分类各种执行器比较•电动执行器以电能为动力，具有操作简便、易于实现远距离控制等特点，但可靠性相对较差。•经常出现的问题有定位精度差、过开过关、电机烧毁、齿轮箱磨损等，维护费用很大。•气动执行器以压缩空气为动力，具有结构简单、维护较为方便等特点，但体积大、需要气源和空气净化装置；•普通的液压执行器以高压油为动力，具有负载能力大，调节精度高等特点，但需要配备有庞大的独立供油设备，维护工作量也相对较大•为集电动、气动、液动执行器之优点克服其缺点，美国REXA公司于二十世纪80年代末期，开发了机电液一体化智能型执行器（简称REXA执行器）。•REXA执行器具有电动执行器易于实现智能化、操作简便之特点，又具有液动执行器高精度、高可靠性、高寿命、负载能力大之优点。由于一体化模块结构，使其体积小、结构简单，安装、调整、维护方便，不需要庞大的独立外供油源或气源，简化了系统结构。第二部分REXA执行器的结构与原理REXA执行器分类•REXA执行器主要有调节型(Xpac)和开关型(Mpac)•下图为两种Xpac型执行器，左图为直行程，右图为旋转型Xpac执行器的结构•REXAXpac执行器包含两个主要部分，即执行器（缸和电液动力组件）部分和控制箱部分。执行器装在驱动装置上，控制箱远程安装。连接它们的是模块电缆和反馈电缆。控制箱•控制箱包括位置控制处理器、电源供应、马达驱动器、保险丝和电源滤波器以及接线端子。•在PCP的操作装置中有自动、设定和本地三种操作模式•当执行器处在自动模式时，它会根据控制信号，通过自动调节来达到目标位置。当执行器处在现场本地模式时，可以通过手动方式来调节执行器位置。当执行器处在设定模式时，可以对执行器进行校准，同时可设置其运行参数，此运行参数控制执行器的动态特性。•通过一个简单的操作可以使位置控制处理器（PCP）进入“设置”模式，在这里，速度、行程、死区和控制信号可以通过三键区和显示器设置。编程参数可以从永久存储器中获得。•PCP能够对执行器的各种故障进行诊断。错误代码以两位字母表示在五位显示屏上，错误代码的前面显示“E-”字样。动力模块•执行器部分的核心是电液动力模块，包括马达、齿轮泵、流量匹配阀、贮油箱、加热器、旁路电磁阀（弹簧失效单元特有）等。•流量匹配系统允许Xpac以增量方式定位。马达和泵只在执行器需要动作时动作。不动时，Xpac锁在原位。该系统完全能够胜任调节任务，而不受启、停或反转的限制。工作原理•依赖预先设定的行程和信号范围等参数，PCP把外部送入的控制信号转化为目标位置，当前位置则通过装在执行器上的反馈组件确定。目标和当前位置之差即是误差。•如果误差超出了死区（用户设定），PCP将通过启动马达来重新校正。•Xpac内部有一个由马达驱动的可逆液压泵，该泵能够通过两个流量匹配阀中的一个来增压（FMV-1和FMV-2）。每个FMV由一个开口阀芯组成，该阀芯带有一个集成的起引导作用的逆止阀。两个FMV的端口尺寸严格一致。•为把活塞移动到左边，泵改变旋转方向，通过A端口使FMV-2加压，FMV-2的阀芯在压差的作用下失去平衡移向左侧，托起它的逆止阀，打开端口D到口B，端口A到E口。高压流从端口E流到缸的右室，由于液压回路是闭合的，与流入活塞右侧数量相同的油必须从左侧流出。这股油流通过FMV-2打开的逆止阀进入泵吸口。通过改变泵旋转方向，FMV逆向操作，移动活塞杆到右侧。•当泵停下来后。两个开关阀均关闭。液压油被封在油缸内。•马达不需要进行操作就可以使位置得到保持。特点•（1）采用机电液一体化、集成化、模块化、小型化设计，易于实现系列化。结构简单、体积小，无须外接油源和气源，可靠性高，寿命长。安装、调整方便，维护工作量小，可实现免维护，对使用环境的适应性强；•（2）具有标准模拟量、脉冲量信号控制方式，易于与控制器接口，接受任何控制系统的控制信号；•（3）智能化设计输出位移，可实现速度、加速度、死区等参数的设定、调整和控制；可实现对被控对象特性的线性修正、水锤防护、过载保护；可对执行器的运行状态进行自动监测、诊断、报警和防护；可与上级控制系统进行通讯，实现对被控对象的智能闭环控制。•（4）设计有单作用和双作用液压缸，可实现大推力直线位移输出和大力矩角位移输出，100%连续调节工作和开关两位控制方式，具有失电情况下的各种安全机制（全开、全关、保位）。•（5）对于D型动力模块，对响应速度环引入了PI控制使它在具有高响应速度的同时具有很高的稳定性并有效地消除了超调。下图为使用D型动力模块的速度控制示意图•（6）通过可选的双速功能，配合速度切换点参数可使当实际开度小于某一预定值时使用预设的低速运行，从而有效地消除水锤效应对管道及阀门带来的伤害。•（7）可选的流量系数修正功能可以有效地改变所配的阀门的流量系数或降低执行器的非线性误差性能•（1）定位精度小于全行程的0.15%；•（2）重复率小于全行程的0.1%；•（3）死区在控制信号的0.1%~5%范围内可调，最小可达0.05%；•（4）可接受4~20mA标准模拟量信号或脉冲信号；•（5）直行程输出位移范围0.75inch~22inch（英寸），用户可以根据需要灵活选用；角行程输出角度范围0~90°和0~120°两种角位移；•（6）输出位移全行程时间0.5s~300s可选；•（7）直行程输出力范围2,000lbs~120,000lbs（磅）可选；角行程输出力矩范围600in.lbs~400,000in.lbs（英寸.磅）可选。第三部分REXA执行器的调试及操作操作界面•三个操作键，（PCP板下端左侧）–Enter键，用于在设置模式中在菜单间切换开启某种参数的修改功能及对新参数值的确认；在本地模式下开关对阀门的操作功能。–UP和DOWN，位于Enter键的右侧，在设置模式下用于参数间的切换及参数值的增减操作；在自动模式下可切换现场信息显示；在本地模式下用于手动操作阀门的开闭（可根据实际情况定义UP或DOWN对应开或闭）•LED显示器，（PCP板下端右侧）–左边两位用于显示参数或信息的名称–右边三位用于显示参数或信息值模式切换•同时按下Enter和Down键可使执行器进入自动（Auto）模式•同时按下Enter和Up键可进入本地（Local）模式•同时按下Up和Down键可进入参数设置（Setup）模式自动模式•在自动模式下，执行器会响应接到CS端子（模拟量型）或开关量控制板（脉冲控制型）的控制信号并使阀位误差调整到死区之内。•对于带有远程手操和（或）带有急放控制型的执行器会响应送到相应端子的远程手操指令和急放控制指令。•正常情况下最右边的三位显示器会以所设置的全行程百分比形式显示当前阀位，前两位空白。•按下Up或Down键可在线查看所设置的参数值。•在出现故障时，左面两位会显示E-，最右面两位显示故障代码。本地模式•在本地模式下，可以通过PCP板上的三个键手动操作阀门开关。正常情况下左面两位显示器显示Ｐ，右面三位显示器显示当前阀位，方式同自动–进入本模式后，按下Enter键，使Ｐ闪烁，再通过Ｕp和Down键操作阀门．•当Ｐ不闪烁时，按下Ｄown可显示当前控制信号（CS），再次按下则会显示最后一次发生的错误代码。设置模式•在任何模式下同时按下Up和Down可进入设置模式•在设置模式下，可以调整执行器控制参数以使其更完美地工作•每个参数在出厂时都有一个默认值，但该值不一定是最完美的。参数设置快速参考表快速参考•用SCL▲（Scrollup）/SCL▼(Scrolldown)在分支上移动。按E激活各分支参数（ID将闪亮）。按SCL▲（Scrollup）/SCL▼(Scrolldown)可以修改参数值。再次按下E键将锁定参数值。当在分支码（CAL、ACC等）上时，按E会跳至下一分支。参数说明•CAL子菜单–HS高速，设定的电机转速上限，为电机额定转速的百分比，范围5-125。不能低于LS–HA高加速度，电机的最大加速度，电机启动后以此加速度升速直到转速达到HS。范围为1-99。–Db死区，可以导致阀位变化的控制信号最小变化量占设定行程的百分比，范围0.1-5.0•PL低位，对应于低控制信号SL的实际阀位值，可设定在行程的任意端，但与PH之差不能小于额定行程的10%，范围执行器额定行程的1.8-98.2%•PH高位，对应于高控制信号SH的实际阀位值，可设定在行程的任意端，但与PL之差不能小于额定行程的10%，范围同前•SL低信号，当使用模拟量控制时对应于PL的控制信号，通常为4mA，也可以是比SH低3.8mA的任何值，必须由外部输入，范围0.0-22•SH，高信号，当使用模拟量控制时对应于PH的控制信号，通常为20mA，也可以是比SL高3.8mA的任何值，必须由外部输入，范围0.0-22•ACC子菜单–LA低加速度，当信号小于加速度断点时使用的速度变化率，不能大于HA，范围1-99–Ab加速度断点，以百分比表示的用于选择加速度值的信号变化率阈值，当信号变化率小于此值时使用低加速度以提高稳定性，降低超调，反之使用高加速度以提高响应速度。范围0.1-5•CtL子菜单–Bt无扰切换功能开关，值为0n或off，当设为ON时若从远程手动转为自动，必须保证阀位误差不大于5%–PC口令，激活后进入SETUP功能必须输入正确的口令，为本参数输入任何三位数字都将成为新口令，输入000则取消口令功能–FS安全方式，当失去控制信号（CS小于是2.5mA）时采取的动作。IP：原位锁定，PL：移动到低位，PH：移动到高位，OFF：忽略，用于使用0-20mA情况。–Dt动力组件类型，可选b,c,d，每种后缀的1，2，3分别表示用该组件实现的高中低三种速度类型。•Obd子菜单–R1以设置行程的百分比表示的继电器1的动作阈值，当输出位置低于此值时，该继电器动作，范围0-100–R2以设置行程的百分比表示的继电器2的动作阈值，当输出位置高于此值时，该继电器动作，范围0-100–SG急放点急放控制阈值，用以百分比表示的控制信号变化率来设置，当控制信号变化率高于此值时启动急放功能。范围20-100，适用于带有弹簧或蓄能器急放功能的执行器。•CPt子菜单附加的高级控制选项–CPt对某此特殊阀门采用的最小流量控制功能，必须先设置好PL和PH，对于线性流量系数执行器（FC=OFF），对应该点的控制信号为CScp1=SL+(SH-SL)*CP/100•SPd子菜单为消除水锤效应而附加的双速功能子菜单–LS低速度，HS的百分比定义的低运行速度，如果LS=HS，则禁止该功能。–Sb速度切换点，速度切换阈值，以设置行程的百分比表示，当阀位低于该值时，执行器以LS动作，否则按CAL及ACC菜单中参数动作。范围0-100，若设置为0，则始终以高速移动，若设为100则始终以LS移动。•FCH流量特性子菜单附加功能–FC流量特性功能开关，设置为OFF则采用默认的线性流量系数，设为ON则打开流量特性修正功能。–C1-C9以10%的控制信号间隔指示执行器的位置，C1对应10%控制信号，相邻两个控制点之间的阀位差必须大于设定行程的2.5%弹性联轴节•有些情况下执行器与阀门间会装有一个弹性联轴节–它可以在阀门关闭时产生一个缓冲。–在全关位始终保持一定的向下的推力–在环境温度变化时保证关闭可靠–在阀门未