簡単な答え: 必要なバルブ機能と PLC または DCS インターフェイスに応じて、電動バルブ アクチュエータの制御信号を選択します。基本絶縁には個別の OPEN/CLOSE コマンドを使用し、比例位置決めには 4 ～ 20 mA または 0 ～ 10 V などの変調入力を使用し、デジタル ステータス、診断、またはネットワーク制御が必要な場合はフィールドバス通信を使用します。指令入力、位置フィードバック、終端位置接点、異常出力、電源を個別に指定します。 4 ～ 20 mA コマンドには、4 ～ 20 mA フィードバックが自動的に含まれないため、信号タイプ、電圧、アクティブ/パッシブ ループ構成、故障動作、端子図が確認されるまでアクチュエータを接続しないでください。
電動バルブ アクチュエータは、多くの場合、「220 V 電動アクチュエータ」、「4 ～ 20 mA 制御」、または「フィードバック付き」などの説明付きで注文されます。これらの説明はどれも、信頼性の高い PLC または DCS 統合を実現するには十分ではありません。
電源はアクチュエータにその動作エネルギーがどこから来ているかを伝えます。制御入力は、どのような動きが必要であるかを伝えます。フィードバックは、どの位置または状態に到達したかを制御システムに伝えます。これらはインターフェースの別個の部分であり、異なる電圧、端子、信号タイプを使用する場合があります。
技術的に正しいアクチュエータの順序では、製造前にすべてを定義する必要があります。そうしないと、バルブが正しいトルクと取り付けフランジで到着しても、サイトのコントロール パネルでは使用できない可能性があります。
権力、命令、フィードバックを分離することから始める
最も重要な最初のステップは、アクチュエータ インターフェイスを個別の機能に分割することです。
| インターフェース機能 | 何をするのか | 一般的な例 |
|---|---|---|
| 電源 | モーター、電子機器、オプションのヒーターにエネルギーを供給します。 | DC24V、AC110～120V、AC220～240V、三相AC |
| 制御コマンド | アクチュエータに開閉、停止、または目標位置への移動を指示します。 | ドライ接点、スイッチ電圧、4 ～ 20 mA、0 ～ 10 V、フィールドバス コマンド |
| 位置フィードバック | 実際のバルブまたはアクチュエータの位置をレポートします | 開閉接点、4～20mA発信器、デジタル位置値 |
| ステータスおよびアラーム出力 | アクチュエータの状態または故障を報告します | ローカル/リモート、トルクトリップ、モーター熱故障、電力損失、集団故障 |
| コミュニケーション | コマンド、ステータス、パラメータ、診断を交換します。 | Modbus RTU、Profibus、Foundation Fieldbus、またはメーカーがサポートするプロトコル |
制御信号電圧をアクチュエータの電源電圧とみなさないでください。 230 VAC アクチュエータは、その制御モジュールに応じて、24 VDC コマンド、ドライ接点コマンド、4 ～ 20 mA アナログ入力またはフィールドバス命令を受け入れることができます。
電動アクチュエータのオン/オフ制御
バルブが通常全開または全閉で動作する場合は、オン/オフ制御が使用されます。一般的なアプリケーションには、パイプラインの隔離、タンクの入口と出口の制御、バッチ転送、バイパス切り替え、緊急プロセスのシーケンスなどが含まれます。
OPEN、STOP、CLOSEコマンド
多くの産業用電動アクチュエータは、OPEN、STOP、CLOSE の個別の制御コマンドを使用します。制御ロジックに応じて、コマンドは終了位置に到達するまで維持されるか、内部制御回路をラッチするパルスとして適用される場合があります。
アクチュエータのメーカーは、これらのモードを接触維持、プッシュトゥラン、インチング、または自己保持制御と説明する場合があります。 PLC ロジックとアクチュエーター構成は、同じ動作原理を使用する必要があります。
たとえば、AUMA の基本的なアクチュエータ制御ドキュメントには、DCS に返される終了位置信号と障害信号を伴う OPEN、STOP、および CLOSE コマンドが説明されています。これは、単純な「オン/オフ アクチュエータ」の説明がまだ不完全である理由を示しています。購入者はコマンド電圧、接点動作、および返される信号を定義する必要があります。
ドライ接点とスイッチ電圧
ドライ接点は、意図的に外部電圧を供給することなく回路を開閉する電位のない接点です。一部のアクチュエータ入力は、独自の検出電圧または湿潤電圧を提供し、リモート接点を閉じることのみを必要とします。他の入力は、PLC またはコントロール パネルが指定された電圧を印加することを期待します。
これらの取り決めは互換性がありません。配線する前に次のことを確認してください。
- 入力電圧と電流
- アクチュエータまたはコントロールパネルがセンシング電圧を供給するかどうか
- コモン端子配列
- 入力が絶縁されているかどうか
- 維持またはパルスコマンドロジック
- STOP、ESD、およびローカル制御の優先順位
開閉リミットのフィードバック
オン/オフ アクチュエータは一般に、無電位接点または電子出力を通じて個別の開限界と閉限界の指示を返します。これらの信号は、アクチュエータが設定された終了位置に到達したことを確認します。
終了位置フィードバックは連続的な位置フィードバックではありません。どちらの接点もアクティブでない場合は、バルブが移動しているか、中間位置で停止しているか、ローカルで操作されているか、電力が供給されていない、または故障している可能性があります。これらの状態を区別する必要がある制御システムには、追加のステータス信号または位置送信機が必要です。
変調電動アクチュエータ制御
変調アクチュエータは、連続的に変化するコマンドに従ってバルブを中間位置に移動します。選択したバルブがスロットリングに適している場合、流量、圧力、温度、レベル、またはプロセス比の制御に使用されます。
アクチュエータはデューティを調整できるように設計する必要があります。基本的な開閉アクチュエータに 4 ～ 20 mA モジュールを追加しても、モータ、ギア、および制御装置が自動的に頻繁な位置決めに適したものになるわけではありません。デューティ分類、時間当たりの開始数、位置決め精度、不感帯、モーターの加熱、機械的摩耗を確認する必要があります。
変調が必要かどうかを決定する前に、比較してください。 オンオフバルブとモジュレーティングバルブ.
4 ～ 20 mA 制御入力
一般的な直動構成では、4 mA で最小位置が指令され、20 mA で最大位置が指令されます。 1/4 回転バルブの場合、これは 0° と 90° に対応しますが、この関係は別の方法で構成できます。一部のアプリケーションでは、逆動作、制限された移動範囲、または分割範囲を使用します。
4 mA 低い値はライブゼロを提供します。したがって、0 mA に近い信号は、システムがそれを検出するように設計されている場合、断線、ループ電力の損失、または別の障害として認識される可能性があります。正確なアラームしきい値と失敗応答は、想定されるものではなく、コントローラーとアクチュエーターで設定される必要があります。
0 ～ 10 V およびその他の電圧入力
0 ～ 10 V、2 ～ 10 V、1 ～ 5 V などの電圧信号は、選択したアクチュエータで使用できます。これらは HVAC および一部の産業用制御システムで一般的です。正しく動作するかどうかは、適合する入力インピーダンス、基準電位、配線長、接地および電気的ノイズの条件によって決まります。
両方とも 0 ～ 100% の位置を表すという理由だけで、4 ～ 20 mA を 0 ～ 10 V に置き換えないでください。 PLC 出力カードとアクチュエータ入力モジュールは同じ信号をサポートする必要があります。
フローティングまたは 3 点制御
フローティング制御は、絶対的なアナログ目標を送信せずに、個別のコマンドを使用してアクチュエータを開閉方向に駆動します。コントローラーは、移動時間とプロセス応答に基づいて位置を推定または調整します。
このアプローチは、選択されたシステムに適している可能性がありますが、アナログ位置制御と混同しないでください。正確な実際の位置が必要な場合は、連続位置フィードバックを追加するか、内部位置決め制御を備えたアクチュエータを使用してください。
指令信号と位置フィードバックは異なります
よくある仕様ミスは、入力か出力かその両方かを明示せずに「4～20 mA」だけを書いていることです。
- 4 ～ 20 mA コマンド入力: PLC または DCS は目標位置を要求します。
- 4 ～ 20 mA 位置フィードバック出力: アクチュエータは測定された位置を報告します。
- 個別の終了位置フィードバック: 接点は全開または全閉を示します。
- 障害/ステータス出力: リレーまたはデジタルステータスが異常状態を報告します。
アクチュエータには、これらの機能の 1 つを、他の機能を含めずに含めることができます。したがって、完全な購入説明には、「4 ～ 20 mA 変調入力、絶縁された 4 ～ 20 mA 位置再送信、2 つのエンド位置接点、および 1 つの集団故障リレー」が必要となる場合があります。最終的な用語は、選択したメーカーのデータシートと一致する必要があります。
アクティブおよびパッシブ電流ループ
4 ～ 20 mA インターフェイスはアクティブまたはパッシブの場合があります。アクティブなデバイスはループ電力を供給します。受動デバイスは別のデバイスからの電力を必要とします。 2 つのアクティブ出力を一緒に接続したり、パッシブ ループを電源なしのままにすると、動作が妨げられたり、機器が損傷したりする可能性があります。
各アナログ入力および出力について、次のことを確認します。
- アクティブまたはパッシブのループ構成
- 必要なループ電源電圧
- 最大許容負荷または入力抵抗
- ガルバニック絶縁
- 信号コモンと接地の配置
- 4 mA 未満または 20 mA を超える動作
これらの詳細は、アクチュエータおよび制御システム端末のマニュアルから取得する必要があります。配線の色や業界の一般的な習慣は十分な根拠ではありません。
位置フィードバック オプション
| フィードバック方法 | 提供される情報 | 一般的な使用方法 | 重要な制限事項 |
|---|---|---|---|
| 開閉リミット接点 | 2 つの終了状態 | 基本的なオンオフ確認 | 中間位置を表示しない |
| ポテンショメータ | 旅行に関する抵抗 | ローカルまたはパネルベースの位置測定 | 互換性のある測定回路と校正が必要 |
| 4 ～ 20 mA トランスミッタ | 連続移動の割合 | リモートアナログ位置表示 | アクティブ/パッシブとスケーリングを確認する必要があります |
| デジタルフィールドバス値 | 位置とステータスおよび可能な診断 | ネットワーク化された制御システム | プロトコルとデバイスの統合は一致する必要があります |
フィードバック デバイスは通常、アクチュエータまたは出力ドライブの位置を測定します。内部のバルブ閉鎖要素が損傷していないこと、または正しく密閉されていることを証明するものではありません。アセンブリに適切な機械的完全性と診断機能が備わっていない限り、カップリングの切断、ステムの損傷、またはドライブの滑りにより、誤解を招く位置表示が生じる可能性があります。
購入者が定義する必要がある障害およびステータスの信号
重要な自動バルブでは、開閉の表示だけで十分な場合はほとんどありません。アクチュエータによっては、有用なステータス信号には次のようなものがあります。
- 開閉時のトルクトリップ
- モーターの熱過負荷
- 位相の損失または不正確な位相状態
- ローカル、ストップ、またはリモートセレクターのステータス
- アクチュエータの動作中
- 中間または指示された位置に到達
- 電源障害
- 通信障害
- 集団的または全体的な欠陥
出力が通常オープンか通常クローズか、および正常な動作を表す状態を指定します。正常に通電されている正常なリレーは、制御システムがアクチュエータの電力損失や回路の破損を認識するのに役立ちますが、最終設計はプロジェクトの制御および安全哲学に従う必要があります。
フィールドバスとデジタル通信
デジタル通信は、コマンド、位置、ステータス、診断、パラメータ データを 1 つのネットワーク上で伝送できます。利用可能なプロトコルはアクチュエータ制御ユニットによって異なり、Modbus RTU、Profibus、Foundation Fieldbus、またはその他のメーカーがサポートするシステムが含まれる場合があります。
「Modbus」または「fieldbus」のみを指定しないでください。確認します:
- 正確なプロトコルと物理層
- RS-485、イーサネット、またはその他のネットワーク媒体
- ボーレート、アドレス指定および終端
- 必要なデバイス説明または統合ファイル
- 単一または冗長通信
- 利用可能なコマンドと診断
- 通信不能後の行動
- 配線された ESD 信号またはエンドポジション信号が引き続き必要かどうか
デジタル ネットワークは現場の配線を減らし、診断を向上させる可能性がありますが、コミッショニングと互換性の要件も生み出します。重要なシャットダウン機能は、利便性に依存するのではなく、承認された安全アーキテクチャに従う必要があります。
信号または電源が失われた場合はどうなりますか?
信号損失の動作と電力損失の動作は同じではありません。
アナログ コマンドが失われた場合、設定可能なアクチュエータは最後の位置を保持するか、事前定義された位置に移動するか、最後の有効な値を使用し続けるか、または障害を報告することがあります。主電源が失われると、標準的な電動アクチュエータは、バネ機構、バッテリ、スーパーキャパシタ、またはサポートされているバックアップ電源などのエネルギーを蓄える装置がなければ、通常は動くことができません。
閉動作エネルギーがどのように提供されるかを確認せずに、通常の電動アクチュエータに「フェールクローズ」と書き込まないでください。個別に定義します。
- 制御信号喪失時の動作
- 通信不能時の対応
- 主電源喪失時の処置
- 必要な緊急シャットダウン入力
- 緊急コマンドがローカル制御またはリモート制御をオーバーライドするかどうか
- 安全な位置までの所要移動時間
制御信号選択表
| 必要な機能 | 代表的なコマンド | 推奨されるフィードバック | 主なチェック項目 |
|---|---|---|---|
| 基本絶縁 | ディスクリート OPEN/CLOSE | 開閉接点 | 電圧、接点論理、ローカル/リモートステータス |
| 障害監視による隔離 | ディスクリート OPEN/STOP/CLOSE | エンドコンタクトと集団的フォルト | 正常なリレー状態、トルクトリップ、熱障害 |
| 比例配置 | 4 ～ 20 mA または 0 ～ 10 V | 連続位置と故障 | スケーリング、動作方向、デッドバンド、デューティ |
| ネットワーク化されたアクチュエータ | フィールドバスコマンド | デジタル位置、ステータス、診断 | プロトコル、冗長性、統合ファイル、損失動作 |
| 緊急時の移動 | 専用のESDまたは安全システムコマンド | 安全位置と故障の確認 | コマンドの優先順位、独立したエネルギーと移動時間 |
試運転チェック
アクチュエータに通電する前に、承認された配線図とアクチュエータの端子配置図および制御パネルの図面を比較してください。コミッショニングには以下を含める必要があります。
- 電源電圧、位相、周波数、極性、保護装置を確認してください。
- 保護接地と指定されたシールドまたは接地の配置を確認してください。
- 指令入力電圧とコモン端子を確認してください。
- アナログループごとにアクティブ/パッシブの配置を確認します。
- リモートコマンドの前に、ローカル操作と機械的移動をテストしてください。
- 開く方向を確認し、アナログ動作を正または逆にします。
- 該当する場合は、0%、中間、および 100% の位置を校正します。
- PLC または DCS で開、閉、動作、および障害の表示をテストします。
- コマンド損失、通信損失、および許容される障害状態をシミュレートします。
- 承認されたバルブ制限を超えないように、トルクと制限設定を確認してください。
- 最終パラメータ、端子番号、テスト結果を記録します。
トルクの選択は、依然として別個の機械的要件となります。を使用します。 バルブアクチュエータのトルクサイジングガイド アクチュエータの最終構成の前に、ブレーキ、走行トルク、着座トルクを確認します。
電動アクチュエータ制御用の RFQ チェックリスト
| アイテム | 提供する情報 |
|---|---|
| バルブデューティ | オンオフ、位置決めまたは変調。正常な位置と失敗した位置 |
| バルブとトルク | バルブタイプ、サイズ、BTO/走行/着座トルク、MAST、トラベル |
| 電源 | 電圧、位相、周波数、許容変動およびバックアップの有無 |
| コマンド入力 | ドライ接点、スイッチ電圧、4 ～ 20 mA、0 ～ 10 V、フローティングまたはフィールドバス |
| 位置フィードバック | 開閉接点、4 ～ 20 mA 出力、ポテンショメータまたはデジタル値 |
| ステータス出力 | 実行中、ローカル/リモート、トルクトリップ、サーマルトリップ、集団故障および電源ステータス |
| アナログループの詳細 | アクティブ/パッシブ、ループ電圧、負荷、絶縁、正/逆動作 |
| コミュニケーション | 正確なプロトコル、メディア、アドレス指定、冗長性、損失動作 |
| 義務とスピード | 1 時間あたりのサイクルまたは開始、負荷と必要な移動時間を調整 |
| 環境 | 周囲温度、屋内/屋外の場所、筐体、腐食および危険場所の要件 |
Vcore Valve は、バルブ、アクチュエーター、制御インターフェイスを 1 つのアセンブリとしてレビューできます。関連リソースには次のものがあります。 電動ボールバルブ選択ガイド, 化学プラントの電動ボールバルブ そして 電動バルブアクチュエータのブランドと仕様ガイド.
エンジニアリング上の決定の概要
電動バルブ アクチュエータの制御信号は、必要なプロセス機能と制御システム アーキテクチャから選択する必要があります。個別のコマンドは、基本的な開閉に適しています。バルブとアクチュエータがデューティを調整するように設計されている場合、アナログ信号は比例位置決めをサポートします。フィールドバス通信により診断機能が追加され、配線が削減されますが、これはプロトコルとシステム統合が完全に定義されている場合に限られます。
常に、電力、コマンド入力、位置フィードバック、終了接点、アラーム、および故障動作を個別に指定します。配線前にアクティブ/パッシブアナログループの配置と制御電圧を確認してください。最も信頼できる購入仕様は「4 ～ 20 mA の電動アクチュエータ」ではありません。これは、制御システムが何を送信し、アクチュエータが何を返し、信号または電源が失われた場合に何が起こるかをサプライヤーに正確に伝える文書化されたインターフェーススケジュールです。
アクチュエータの構成をレビューするには、バルブ タイプ、トルク データ、供給電圧、制御コマンド、フィードバック要件、デューティ、移動時間、故障動作、エンクロージャおよび通信要件を Vcore Valve に送信します。 バルブプロジェクトお問い合わせページ.
よくある質問
オン/オフと変調アクチュエータ制御の違いは何ですか?
通常、オン/オフ制御はバルブを全開または全閉に動かします。変調制御は、アナログまたはデジタル目標に従ってバルブを中間位置に移動させるため、頻繁な位置決めデューティ用に設計されたアクチュエータが必要です。
4 ～ 20 mA コマンドは 4 ～ 20 mA の位置フィードバックと同じですか?
いいえ。コマンド入力はアクチュエーターにどこに移動するかを指示し、フィードバック出力は到達した位置を報告します。これらは別個の回路であるため、個別に指定する必要があります。
220 V アクチュエータを 24 VDC 信号で制御できますか?
はい、選択したアクチュエータ制御モジュールが 24 VDC 入力用に設計されている場合は可能です。モーター電源電圧と制御入力電圧は異なる場合がありますが、両方とも承認された端子図と一致する必要があります。
ドライコンタクト制御とは何を意味しますか?
ドライ接点は、電位のないスイッチング接点です。回路全体には、メーカーが定義したアクチュエータまたは外部制御システムによって供給される互換性のあるセンシング電圧または制御電圧が必要です。
停電すると電動アクチュエーターはどうなりますか?
標準的な電動アクチュエータは通常、電力がなければ動くことができません。安全な位置への移動には、スプリング、バッテリー、スーパーキャパシタ、外部バックアップ電源などのサポートされた蓄積エネルギーまたはバックアップ装置が必要です。
開閉リミット スイッチはバルブ位置を連続的に提供しますか?
いいえ。これらは終了位置のみを示します。連続位置表示には、トランスミッタ、ポテンショメータ、またはアクチュエータによってサポートされるデジタル位置値が必要です。
