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圖一、控制閥在控制回路的關鍵角色 圖二、傳統控制閥定位器的作動圖
Accuracy : 0.1%
Input Tvl Flow
(%) (%) (%)
DCS 80 80 75
75 75 70
Flow Rate
70 70 65
Final Control Element
65 65 60
FIELD VU E®
Inst rum ent s
60 60 55
Actuator Travel
I/P Input Signal
55 55 50
Accuracy : 0.075% Accuracy : 2- 5% Accuracy : 0.075%
With FIELDVUE : 0.5-1% 50 50 0.5% Steps 1% Steps 2% Steps 5% Steps 10% Steps 45
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220
控制閥/定位器是影響製程穩定性的最重要變數.
控制閥/定位器是影響製程穩定性的最重要變數.
Time (seconds)

ABSTRACT EXPERIMENT
前言 研究內容

一 般製程工廠生產效能的穩定，主要在於操作控 傳統I/P信號轉換器(I/P Converter)與智慧
制回路的穩定。而控制回路的穩定，仰賴回路
文│鄒李達│十五廠二期專案│ 元件準確度與穩定性。在控制回路的元件設計上， 型定位器(Smart Positioner)之比較
各廠家都致力於準確度與性能的提升，各量測元件 一般傳統控制閥，大部份安裝I/P信號轉換器，
General Introduction of Smart (Sensor)的準確度可改進到0.075%以上，而控制系 將電流信號4-20mA轉換為氣動的氣壓值信號。但
統（單回路控制器或多回路的控制系統，如PLC/
因控制閥的機械摩擦特性，在機械閥開與關的兩個
Device Diagnosis to Improve DCS..等）也在I/O轉換系統採12位元或16位元信號 方向承受不同的摩擦力，而且其關係也非線性，所
處理器，精確度達0.025%以上，惟獨最終控制元件
以透過I/P轉換器有下列兩大問題：
Process Efficiency Management (Final Control Element)控制閥部份，由控制系統送出 ● 開度不準
設定開度，一直到實際控制閥開度變化，其間不只有
作動時間延遲，實際開度與設定開度又有不小的誤 ● PID回路控制遲緩，PID參數不易調整
由控制閥診斷談製程效能管理 差（閥信號I/P轉換與機械作動的問題），一般約為 參考圖二，在設定開度(I/P Input Signal)改變2%

2~5%。此部份控制閥性能的改進，如果準確度能提
以下的變化值，閥軸的實際開度(Actual Travel)幾
升為0.5~1%，不只對單一回路控制有所改善，也影
乎不改變。而閥軸開始移動，其開度也沒有跟隨設
響製程前後相關控制的穩定性，相對就可提升整體製
定值一樣穩定變化，流量也就不穩。控制閥不穩
程生產效能。請參考圖一。
定，回路控制就不好調適，生產製程當然比較不穩
而控制閥的診斷功能，是機械閥維護保養最大的
儀錶製造的技術及功能近年來因 IC 研發及製程的進步而日新月異，近十年來各大控制廠商 定。
功能差異。現在最新的智慧型控制閥定位器，除了藉
也陸續設計出智能儀錶 (Smart Device 或 Intelligent Device)。而儀錶設備如何應用在製程生 由診斷圖形找出閥的機械問題，避免因閥的異常問題 反觀智能型定位器的基本設計，就是內置微處理
產讓控制生產更加穩定？，甚至應用於預知保養技術，讓控制生產設備減少因儀錶設備異常 而導致系統非預期的故障停機，同時對維護保養人 器(Microprocessor)以及將實際開度信號(Position)
所產生的異常跳機事件，提高製程可利用率 (Availability)，做好更精準的製程效能管理。然 員可提升保養工作的效率，減少不必要的現場往返時 回饋給定位器參考。此實際開度會與設定開度作比
間。所以利用控制閥診斷功能，不只能提升生產製程 較，將誤差值再計算調整輸出氣壓值，進行開度
而對於智能儀錶之認知、通訊技術之選擇及預知保養之執行及上述項目對於製程效能管理的
效能，更可提供維護保養人員有效工具以提高工作效 修正。此微處理器的開度修正動作，就宛如PID回
重要性，普遍概念不明確且未有完善及細部的執行計畫。希望藉由本文章的探討，使用者對 率，維持Facility製程設備在最佳狀態，讓生產及設備 路控制一般，所以控制閥的開度會更加精準，操作
這些觀念能有更清晰的輪廓，進而發揮智能儀錶的功能及提高廠務系統之製程效能管理。 單位無後顧之憂。 人員看到設定開度50%，外面實際的閥開度也是

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