. 工作原理
ND9100H是一种基于微处理器技术的智能阀门控制器，采用4-20mA的供电回路，使用HART手操器操作设备时支持最低3.6mA输入信号。就地操作可以使用控制器的本地用户界面，远程操作需要一台安装有FieldWare软件的电脑，且须连接到ND9100H本体或控制回路中。
阀位由功能强大的32位微处理器控制，相关的测量参数有输入信号、带无触点传感器的阀位、执行器压力（2个独立的测量值）、气源压力、滑阀（spool valve）、设备温度。
先进的自诊断技术保证全部测量功能正常工作。当输入信号和阀位测量均正常时，其它任意测量的失灵不会导致阀门失灵。电气信号连接和到气缸的气源连接完成之后，微处理器（µC，参看图5-1，下同）读取输入信号、位置传感器测量值（α）、压力传感器测量值（Ps、P1、P2）和滑位传感器测量值（SPS）。嵌入µC中的控制算法检测到输入信号与α发生偏差后，以分别来自输入信号和传感器的数据为依据，计算一个新值并送入前置级（PR）线圈电路。改变输入到PR的电流相应改变通向滑阀的控制压力。减小了的控制压力使滑阀阀芯产生位移，相应地改变了执行器的压力。阀芯开启后，气体流向双薄膜执行器的驱动侧，并从执行器另一侧排出。逐渐增大的压力就会使薄膜产生位移，驱动执行器和反馈杆或轴顺时针旋转。位置传感器（α）测量旋转量并送到µC中。运用控制算法，µC开始调整PR中的电流，从一种稳态开始，直到产生的新值使得执行器状态达到输入信号值应对应的状态为止。
2. 安装方式和电气连接
（1） 安装方式
ND9100H适应性强，有四种安装方式，分别是安装于EC/EJ执行器、通过VDI/VDE安装于Metso自动化执行器、安装于NelesCV球阀的直行程执行器、通过IEC60534安装于直行程执行器，具体的装配图见图5-2所示。
管道的布置以及管材的规格均有详细的规定，以双作用执行器为例，如图5-3所示。
图5-3 双作用执行器 图5-4 安装于EC/EJ执行器
连接气源到（G1/4）S，连接C1、C2（G1/4）到执行器。如ND9100H安装于EC/EJ执行器，C1、C2（G1/4）必须塞紧以保证安全，必要时（EJ05）可以使用装配衬板。
（2） 电气连接
ND9100H采用标准4-20mA供电回路，与HART手操器相同。输入信号线采用M20×1.5电缆，导线连接到接线端子（图5-5）上，输入信号线的保护接地建议只使用由DCS末端引出的。
需要外部供电的位置变送器连接到PT的两个接线柱上。ND9100H和位置变送器可保持绝缘于600V交流电。
（3）调试
A、设备通电后，自动进入显示界面。其菜单结构见图1 。
备注：1. 查看当前所选物理量单位的方法：按直到屏幕上面一行显示出1/1或ANG为止。
2. 按住不松开，显示出当前所选单位之后，使用或可以进行改变。
3. 设备闲置一个小时，无人触动表头，测量单元内滚动显示上述五个参数值。
B、向导式启动
在这种情况下，我们可以对ND9100H调节器、执行器和阀门有关的关键参数配置进行快速的查看，具体参数对应的含义及其操作方法见表1。
屏显字符
对应 含义
可选参数 及其含义
VTYP
阀门型式
L ln （直行程）/ rot（角行程）/ ncG（仅针对于MEYSO neles系列产品的nelesCV 球阀）
ATYP
作用类型
2-A（双作用）/ 1-A （单作用）
PFA
定位器故障状态下的动作方式
OPE（检测到发生故障时开启阀门）/ CLO（检测到发生故障时关闭阀门）
ROT
关闭阀门时的旋转方向
cC（顺时针方向旋转关闭阀门）/ ccC（逆时针方向旋转开启阀门）
A0
死区
0.0% ，使用或调节百分数值的大小
表1 关键参数的查看及其对应含义
C、参数设置
PAR
屏显字符及其含义
可选参数及其含义
PERF 选择阀门动作速度
a （极快）/ b （快）/ c （默认值）/ d （慢）/ e（极慢）
CUTL 防止阀门快关损坏阀座
2.0％ （默认值）
DIR 定义随当前回路信号的增大，阀门是开还是关
OPE（开）/
CLO（关）
VTYP 阀门型式
见上页
ATYP 作用类型
见上页
PFA 定义了定位器发生故障时的阀门动作
CLO（检测到故障执行全关阀门的动作）/ OPE（全开）
ROT
关闭阀门时的旋转方向
见上页
A0 死区
见上页
LANG 语言选择
EnG（英语）/ Ger（德语）/ FrE（法语）
表2 全部参数及其含义
进入参数设置界面方法
1. 按下不松开，再按即可进入主菜单界面（首先显示的是“MODE”）；
2. 按显示“PAR”，这是参数设置的主菜单名称；
3. 按开始进行参数的查看与设置等调试工作。
使用方法
1. 当某一参数出现在屏幕上时，稍微用力按下，下面一行可选参数开始闪烁，这时进入编辑状态；
2. 用、来进行选择；
3. 用来确认操作，同时退出编辑状态。
D、校验
检验仅工作在AUTO模式下。
进入校验界面方法
1. 按下不松开，再按即可进入主菜单界面（首先显示的是“MODE”）；
2. 按一次或者按两次即显示“CAL”，这是校验菜单；
3. 按开始进行调试。
“AUTO CAL”是自动校验；
“MAN CAL”是手动校验；
“TUNE”表示自诊断功能；
“CAL run”表示正在进行校验
使用方法
1. 按下，用、选择“AUTO CAL”或“MAN CAL” 或“TUNE”（使用自诊断功能并准备开始校验）；
2. 前两种情况下，需要进一步选择是否使用自诊断功能；
3. 校验自动结束，按返回主菜单“CAL”。
E、 其他
（一） 主菜单结构
主菜单由三项构成，分别是“MODE”（选择自动或手动模式）、“PAR”（参数设置菜单）和“CAL”（校验菜单）。“PAR”和“CAL”上文均已做了说明，下面简要介绍一下“MODE”菜单。 按下不松开，再按即可看到“MODE”显示出来，再按 进入选择“AUTO”（自动模式）或者“MAN”（手动模式）。
1. “AUTO”条件下，阀门定位器的动作由4～20mA的信号来进行控制。
2. “MAN”条件下，阀门定位器的动作受键盘上和的控制。注意，手动模式下，定位器内存不记忆每一次的调节位置，在信号丢失后，阀门不会返回原位，只能使用和来使阀门返回原位。
（二） HART写保护
默认情况下，HART写保护开关处于关闭状态，其位置示意图可以参看图5。 开启写保护功能之后，HART就不能对其中的任何一个参数进行修改了。
（三） 特殊显示
所谓“特殊显示”是针对于以下几种情况而言的。
F、符号说明
1. 符号
表头锁死，仅仅可以查看测量值，不能使用表头上的按键对参数进行修改。但是，可以使用HART来修改参数。出现这种情况时，检查开关“1”的位置（见图5）是“ON”还是“OFF”，使之位于“OFF”状态该符号即消失。
2. 符号
这是在线报警功能对应的显示，当检测到一个在线报警信号后，该符号就显示在屏幕上，直到解决引起报警的故障后，该符号才消失。
诊断报警界限分为两个级别“报警”和“警告”，为在线诊断，当超出报警级别时，应尽快对控制发进行维护，以避免阀门运行不当造成停机。当面板显示“Х”时，表明在线检测到报警信息，可先按C再加-查看报警内容，面板将滚动显示报警信息。当面板显示PFA时，表明设备处在故障－安全状态，阀门将处于预先设定的状态（全开或全关）。
可以查看报警内容，方法是：先按下不松开，再按即可看到在屏幕上方一行中，滚动显示着一行文字（文字内容显示两次）。记录下来文字内容，对照说明书第六章错误信息表格中的情况，就能够分析出是什么故障，怎样去解决故障。
3. 查看最近一次定位器发生的事件
先按下不松开，再按即可看到在屏幕上方一行中，滚动显示着一行文字（文字内容显示两次）。
4. Fail-Safe状态
这是一种自动保护的设置，当检测到关键设备及其参数值（预设值、阀位、控制信号等）发生故障或者出错时，定位器即进入这种状态，并按照PFA参数所设置的OPE或CLO进行动作，以提供紧急状态下的保护措施。
表现现象：屏幕上方滚动显示着一行文字，下面一行显示有“PFA”字样。 这时，根本不能对定位器进行任何操作，按键也不起作用。解决引起故障的问题，并重新启动ND9100H单元之后，表头才可以正常工作。
G、 检修与维护
ND9100H阀门定位器所需维护取决于工作环境及条件，如气源质量等因素，正常工况下无需维护。
检修ND9100H前，确保气源已断开。ND9100H阀门控制器包括以下可换模块，分别是前置级单元、带传感器的滑阀组件单元、带可选择位置变送器的通讯电板。这些模块被固定在盖壳之下，如果某个模块发生故障导致失灵，就必须更换新模块，且须在清洁干燥的环境中进行装配。重新装配后，把螺丝涂上防松螺纹油（如乐泰243），并牢牢地紧固。
a. 前置级
前置级拆除要十分小心，尤其当去掉外壳后，拆下来的部分不能乱动。用螺丝刀卸下M4螺丝，移开前置级外壳。从滑位传感器电路板上拔掉前置级接线，继续卸掉滑阀盖上的两个M4螺丝，竖直的取出前置级模块，最后移开O型环。
安装时，放置一个新O型环到滑阀凹槽，再把前置级放入。确认喷嘴是否正好导入O型环。利用螺丝使前置级本体恢复到正确的位置，均匀地紧固螺丝。重新把前置级双极电缆连接器插入滑位传感器电路板，连接器具有防插错功能。最后盖上前置级外壳并紧固螺丝。
b. 滑阀组件
移除滑阀只能在拆除前置级之后进行。卸掉三个M4螺丝和两个M3螺丝，移除滑阀组件。若有必要，按照对环境清洁度的要求和适当的步骤对滑阀进行清洁。卸掉三个M4螺丝后，竖直地把滑阀从固定槽中取出，用手指拿紧阀体末端以防止阀芯脱落。小心地清洁阀芯和阀体中孔，注意不要让洁具纤维粘到阀芯和阀体中孔上，也不要划伤阀芯和阀体的结合处。节气门安装在固定槽中滑阀之下，移除滑阀后也要对之清洁。注意，每个滑阀本体对应于唯一的阀芯，故不能互换阀芯，也不能改变阀芯的方向（如图5-6右下角所标识）。
重新装配时，确认在滑阀组件底部凹槽中衬垫是否防止得当。把滑阀装入固定槽，紧固三个M4螺丝和两个M3螺丝。确认O型环与凹槽内部完全接触，最后按照上述步骤直接安装上前置级单元。
c. 通讯电路板
松开位置指示器上的M8埋头螺丝，并从轴杆上卸下位置指示器。移除前置级外壳，进一步移除由4个M3螺丝固定的电路板盖子。注意在接触电路板之前先要释放自身静电。卸掉4个M3固定螺丝，拿住一边将电路板竖直向上拿出来。小心处理电路板，最好只接触电板边缘。重新安装的步骤与上述相反。图5-7所示为通讯电路板的外形图。
d. 限位开关
限位开关属于可选部件，我公司的ND9100H/K05型控制器装配有ND9106H/K05限位开关（见图5-9)。
限位开关的安装如下：
若控制器已经安装到执行器或阀门之上，使执行器处于全关或全开位置。移除控制器外壳、位置指示器、LUI（本地用户界面）和电气盖子。转动轴到初始位置，紧固涂以乐泰的螺丝。安装电气盖子和控制器外框架，拨动凸轮避免触碰到微触点开关。在支架上安装LUI，把位置指示器装于轴杆上。对第一次安装的限位开关还要进行调试。
图5-9 带限位开关的前置级电路板 图5-10 限位开关调试示意图
调试限位开关时需要移除位置指示器。限位开关若是与阀门和执行器同时定货的，它是经工厂调试过的。改变轴杆上凸轮盘的位置后，就必须重新调试。在限位关闭处下方开关闭合，在限位开启处上方开关闭合。
对应于执行器的全关和全开位置，拨动凸轮盘来确定开关位置，这样在限位前开关位置会变化5°-6 °。若是重新安装的执行器，首先根据阀门位置调整执行器的机械位置，然后调整控制器，最后确定限位开关位置。完成调试后，拧上位置指示器，直到黄线平行于阀门关闭件。
最后用图5-11和图5-12来简要说明一下ND9100H的部件位置和名称，其对应的文字说明分别用表5-1和表5-2来表示。
屏显字符
对应 含义
可选参数 及其含义
VTYP
阀门型式
L ln （直行程）/ rot（角行程）/ ncG（仅针对于MEYSO neles系列产品的nelesCV 球阀）
ATYP
作用类型
2-A（双作用）/ 1-A （单作用）
PFA
定位器故障状态下的动作方式
OPE（检测到发生故障时开启阀门）/ CLO（检测到发生故障时关闭阀门）
ROT
关闭阀门时的旋转方向
cC（顺时针方向旋转关闭阀门）/ ccC（逆时针方向旋转开启阀门）
A0
死区
0.0% ，使用或调节百分数值的大小
表1 关键参数的查看及其对应含义
C、参数设置
PAR
屏显字符及其含义
可选参数及其含义
PERF 选择阀门动作速度
a （极快）/ b （快）/ c （默认值）/ d （慢）/ e（极慢）
CUTL 防止阀门快关损坏阀座
2.0％ （默认值）
DIR 定义随当前回路信号的增大，阀门是开还是关
OPE（开）/
CLO（关）
VTYP 阀门型式
见上页
ATYP 作用类型
见上页
PFA 定义了定位器发生故障时的阀门动作
CLO（检测到故障执行全关阀门的动作）/ OPE（全开）
ROT
关闭阀门时的旋转方向
见上页
A0 死区
见上页
LANG 语言选择
EnG（英语）/ Ger（德语）/ FrE（法语）
表2 全部参数及其含义
进入参数设置界面方法
1. 按下不松开，再按即可进入主菜单界面（首先显示的是“MODE”）；
2. 按显示“PAR”，这是参数设置的主菜单名称；
3. 按开始进行参数的查看与设置等调试工作。
使用方法
1. 当某一参数出现在屏幕上时，稍微用力按下，下面一行可选参数开始闪烁，这时进入编辑状态；
2. 用、来进行选择；
3. 用来确认操作，同时退出编辑状态。
D、校验
检验仅工作在AUTO模式下。
进入校验界面方法
1. 按下不松开，再按即可进入主菜单界面（首先显示的是“MODE”）；
2. 按一次或者按两次即显示“CAL”，这是校验菜单；
3. 按开始进行调试。
“AUTO CAL”是自动校验；
“MAN CAL”是手动校验；
“TUNE”表示自诊断功能；
“CAL run”表示正在进行校验
使用方法
1. 按下，用、选择“AUTO CAL”或“MAN CAL” 或“TUNE”（使用自诊断功能并准备开始校验）；
2. 前两种情况下，需要进一步选择是否使用自诊断功能；
3. 校验自动结束，按返回主菜单“CAL”。
E、 其他
（一） 主菜单结构
主菜单由三项构成，分别是“MODE”（选择自动或手动模式）、“PAR”（参数设置菜单）和“CAL”（校验菜单）。“PAR”和“CAL”上文均已做了说明，下面简要介绍一下“MODE”菜单。 按下不松开，再按即可看到“MODE”显示出来，再按 进入选择“AUTO”（自动模式）或者“MAN”（手动模式）。
1. “AUTO”条件下，阀门定位器的动作由4～20mA的信号来进行控制。
2. “MAN”条件下，阀门定位器的动作受键盘上和的控制。注意，手动模式下，定位器内存不记忆每一次的调节位置，在信号丢失后，阀门不会返回原位，只能使用和来使阀门返回原位。
（二） HART写保护
默认情况下，HART写保护开关处于关闭状态，其位置示意图可以参看图5。 开启写保护功能之后，HART就不能对其中的任何一个参数进行修改了。
（三） 特殊显示
所谓“特殊显示”是针对于以下几种情况而言的。
F、符号说明
1. 符号
表头锁死，仅仅可以查看测量值，不能使用表头上的按键对参数进行修改。但是，可以使用HART来修改参数。出现这种情况时，检查开关“1”的位置（见图5）是“ON”还是“OFF”，使之位于“OFF”状态该符号即消失。
2. 符号
这是在线报警功能对应的显示，当检测到一个在线报警信号后，该符号就显示在屏幕上，直到解决引起报警的故障后，该符号才消失。
诊断报警界限分为两个级别“报警”和“警告”，为在线诊断，当超出报警级别时，应尽快对控制发进行维护，以避免阀门运行不当造成停机。当面板显示“Х”时，表明在线检测到报警信息，可先按C再加-查看报警内容，面板将滚动显示报警信息。当面板显示PFA时，表明设备处在故障－安全状态，阀门将处于预先设定的状态（全开或全关）。
可以查看报警内容，方法是：先按下不松开，再按即可看到在屏幕上方一行中，滚动显示着一行文字（文字内容显示两次）。记录下来文字内容，对照说明书第六章错误信息表格中的情况，就能够分析出是什么故障，怎样去解决故障。
3. 查看最近一次定位器发生的事件
先按下不松开，再按即可看到在屏幕上方一行中，滚动显示着一行文字（文字内容显示两次）。
4. Fail-Safe状态
这是一种自动保护的设置，当检测到关键设备及其参数值（预设值、阀位、控制信号等）发生故障或者出错时，定位器即进入这种状态，并按照PFA参数所设置的OPE或CLO进行动作，以提供紧急状态下的保护措施。
表现现象：屏幕上方滚动显示着一行文字，下面一行显示有“PFA”字样。 这时，根本不能对定位器进行任何操作，按键也不起作用。解决引起故障的问题，并重新启动ND9100H单元之后，表头才可以正常工作。
G、 检修与维护
ND9100H阀门定位器所需维护取决于工作环境及条件，如气源质量等因素，正常工况下无需维护。
检修ND9100H前，确保气源已断开。ND9100H阀门控制器包括以下可换模块，分别是前置级单元、带传感器的滑阀组件单元、带可选择位置变送器的通讯电板。这些模块被固定在盖壳之下，如果某个模块发生故障导致失灵，就必须更换新模块，且须在清洁干燥的环境中进行装配。重新装配后，把螺丝涂上防松螺纹油（如乐泰243），并牢牢地紧固。
a. 前置级
前置级拆除要十分小心，尤其当去掉外壳后，拆下来的部分不能乱动。用螺丝刀卸下M4螺丝，移开前置级外壳。从滑位传感器电路板上拔掉前置级接线，继续卸掉滑阀盖上的两个M4螺丝，竖直的取出前置级模块，最后移开O型环。
安装时，放置一个新O型环到滑阀凹槽，再把前置级放入。确认喷嘴是否正好导入O型环。利用螺丝使前置级本体恢复到正确的位置，均匀地紧固螺丝。重新把前置级双极电缆连接器插入滑位传感器电路板，连接器具有防插错功能。最后盖上前置级外壳并紧固螺丝。
b. 滑阀组件
移除滑阀只能在拆除前置级之后进行。卸掉三个M4螺丝和两个M3螺丝，移除滑阀组件。若有必要，按照对环境清洁度的要求和适当的步骤对滑阀进行清洁。卸掉三个M4螺丝后，竖直地把滑阀从固定槽中取出，用手指拿紧阀体末端以防止阀芯脱落。小心地清洁阀芯和阀体中孔，注意不要让洁具纤维粘到阀芯和阀体中孔上，也不要划伤阀芯和阀体的结合处。节气门安装在固定槽中滑阀之下，移除滑阀后也要对之清洁。注意，每个滑阀本体对应于唯一的阀芯，故不能互换阀芯，也不能改变阀芯的方向（如图5-6右下角所标识）。
重新装配时，确认在滑阀组件底部凹槽中衬垫是否防止得当。把滑阀装入固定槽，紧固三个M4螺丝和两个M3螺丝。确认O型环与凹槽内部完全接触，最后按照上述步骤直接安装上前置级单元。
c. 通讯电路板
松开位置指示器上的M8埋头螺丝，并从轴杆上卸下位置指示器。移除前置级外壳，进一步移除由4个M3螺丝固定的电路板盖子。注意在接触电路板之前先要释放自身静电。卸掉4个M3固定螺丝，拿住一边将电路板竖直向上拿出来。小心处理电路板，最好只接触电板边缘。重新安装的步骤与上述相反。图5-7所示为通讯电路板的外形图。
d. 限位开关
限位开关属于可选部件，我公司的ND9100H/K05型控制器装配有ND9106H/K05限位开关（见图5-9)。
限位开关的安装如下：
若控制器已经安装到执行器或阀门之上，使执行器处于全关或全开位置。移除控制器外壳、位置指示器、LUI（本地用户界面）和电气盖子。转动轴到初始位置，紧固涂以乐泰的螺丝。安装电气盖子和控制器外框架，拨动凸轮避免触碰到微触点开关。在支架上安装LUI，把位置指示器装于轴杆上。对第一次安装的限位开关还要进行调试。
图5-9 带限位开关的前置级电路板 图5-10 限位开关调试示意图
调试限位开关时需要移除位置指示器。限位开关若是与阀门和执行器同时定货的，它是经工厂调试过的。改变轴杆上凸轮盘的位置后，就必须重新调试。在限位关闭处下方开关闭合，在限位开启处上方开关闭合。
对应于执行器的全关和全开位置，拨动凸轮盘来确定开关位置，这样在限位前开关位置会变化5°-6 °。若是重新安装的执行器，首先根据阀门位置调整执行器的机械位置，然后调整控制器，最后确定限位开关位置。完成调试后，拧上位置指示器，直到黄线平行于阀门关闭件。
最后用图5-11和图5-12来简要说明一下ND9100H的部件位置和名称，其对应的文字说明分别用表5-1和表5-2来表示。
表5-1 ND910H部件列表
数码编号
数量
描述
1
1
外框
8
1
排气罩
9
2
螺丝
11
1
轴杆
15
1
O型环
16
1
垫圈
18
1
波形弹簧
19
1
轴衬
36
1
接地螺丝
39
1
电气盖子
42
4
螺丝
43
1
前置级盖子
44
1
螺丝
47
3
螺丝
48
2
螺丝
49
1
螺丝
100
1
外壳 ×
107
4
螺丝
109
1
位置指示器
110
1
埋头螺丝
120
1
前置级单元 ×
139
2
螺丝
193
1
滑阀组件 ×
210
1
控制器电路板
215
1
通讯电路板 ×
217
4
螺丝
218
1
支撑件
219
2
螺丝
220
2
六角隔离柱
221
3
O型环
222
1
隔离件
223
1
本地用户界面 ×
228
2
螺丝
注：
1. “×”标记表示该部件可选；
2. 安装部分共有连接处12个，螺丝14个。
表5-2 ND9100H/K00（100）部件列表
数码编号
数量
描述
36
1
接地螺丝
100
1
外壳
107
4
螺丝
109
1
位置指示器
110
1
螺丝
223,
1
本地用户界面
,
300
1
外框
301
1
衬垫
302
1
螺丝
303
4
螺丝
304
1
支架
305
2
螺丝
306
1
LUI支架
307
3
螺丝
308
2
螺丝
311
1
轴杆
312
2
螺丝
313
2
凸轮盘
314
2
螺丝
315
6
接线板
346
1
轴衬（100）
347
2
接近开关（100）
348
1
紧固板
349
2
螺丝
350
1
垫圈
351
1
螺丝
355
2
微开关（K00）
357
2
弹簧垫圈（K00）
358
2
螺丝（K00）
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