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Special Report 特別企劃    Tech Notes 技術專文         New Visions 新象新知        LOHAS Column 樂活園地
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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





 NEW FAB TECHNOLOGY JOURNAL                                                                  http://nfjournal/  July 2011
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