XP341使用手册
PAT
1 概述
卡（位置调整卡）XP341
XP341二通道位置调整卡也称为二通道PAT（Position Adjusting Type）卡，多用于控制电动执行机构，常在电厂使用。每一通道有两路开关量输入、两路开关量输出以及一路模拟量输入组成，其中两路开关量输入用于正负极限报警；一路模拟量输入，用于测量位置反馈信号；两路开关量输出，用于控制电机正转或反转。正、负极限位置报警输入与开关量输出驱动间有联锁保护，即在阀门到达极限位置时（需要把阀门极限位置的反馈信号接入PAT卡的相应DI输入端），立即切断控制输出，以保护电机。卡件采用长脉冲加步进脉冲驱动的控制方式对电动执行机构进行驱动控制，控制精度高。
XP341是智能型的位置调整卡，卡件具有对电动执行机构的特性参数（包括死区、最小动作步进、阈值、阀位稳定时间）进行自学习的功能。此外，配合调整界面卡件支持“手动”、“自动”、“停止”等功能。
2 接口特性
图 2-1 XP341接口电路示意图
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3 技术指标
表 3-1 技术指标
型号
卡件电源
5V供电电源 24V供电电源
（5±0.3）VDC，Imax<100mA （24±0.5）VDC，Imax<120mA 输入回路
通道数 2 路
反馈信号
类型
电流/输入阻抗
（4~20）mA/100Ω
电阻 1kΩ（需要定制）
XP341
0.3%FS 反馈信号精度
开关量输入（上、下限输入）<1kΩ：ON报警；>100kΩ：OFF
输出 24V有源输出（驱动电流15mA） 控制精度 视不同的阀门而定（小于死区） 冗余功能 不能冗余 隔离方式 光电隔离，统一隔离
500VAC 1分钟（现场侧与系统侧）
隔离电压
250VAC 1分钟（开关量、模拟量之间）
>100dB 共模抑制比
>50dB 串模抑制比
断线检测 具有断线检测功能
4 使用说明
4.1 结构简图
图 4-1卡件结构简图
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4.2 指示灯
表 4-1卡件状态指示灯
FAIL RUN WORK COM POWER 功能 颜色 正常 故障
故障报警 红 暗 亮
运行指示绿 闪 暗或常亮
表 4-2通道状态指示灯
功能 亮 暗
CH1（红色） CH1+/-（红绿双色）通道1电流反馈信号断线指示
断线 正常
通道1输出增脉冲/减
脉冲
红色：增脉冲 绿色：减脉冲 无脉冲输出
CH2（红色） CH2+/-（红绿双色） 通道2电流反馈信号断线指示
断线 正常
通道2输出增脉冲/减
脉冲
红色：增脉冲 绿色：减脉冲 无脉冲输出
工作/备用指示
绿 亮 —
SBUS 通信指示 绿 闪 暗或常亮
5V电源指示
绿 亮 暗
4.3 端子定义及接线
表 4-3 接线端子说明
端子图
端子号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
16
定义 上限报警输入 下限报警输入 增脉冲输出 公共端 减脉冲输出 公共端 反馈输入+ 反馈输入- 上限报警输入 下限报警输入 增脉冲输出 公共端 减脉冲输出 公共端 反馈输入+ 反馈输入-
第二通道第一通道备注
CHX表示第X通道反馈信号，例如第1通道为：CH1。
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4.4 PAT卡工作算法介绍
PAT卡采用长脉冲加步进脉冲驱动的控制方式对电动执行机构进行驱动控制。
PAT卡接受主控制卡下发的阀位设定值，该值一般为PID运算模块的输出，它是阀位调节的目标值。当实际阀门开度值大于设定值时，PAT卡将输出关阀信号；当实际阀门开度值小于设定值时，PAT卡输出开阀信号，最终使实际阀位开度与设定值“相等”，PAT卡停止输出。
下图列出了在实际阀位值小于设定值时阀位动作的全过程：当阀位实际值与设定值偏离很大（大于阈值）时，PAT卡发长开阀信号，阀门快速调节；当阀位实际值与设定值偏离较大（小于阈值但大于死区）时，PAT卡发脉冲步进开阀信号，阀门间歇调节；当阀位实际值与设定值偏离很小（进入死区）时，PAT开阀输出信号停止。
设定值长脉冲短脉冲实际阀位反馈死区阈值En开阀控制信号输出TonToffTonToffTonToff
Ton：最小动作步进Toff：阀位稳定时间
图 4-2长脉冲加步进脉冲控制算法原理
4.5 PAT卡自学习功能
PAT卡具备自学习功能，自学习功能主要用于控制参数的设定，使用户很快了解外接阀门的相关特性并快速完成软件中部分参数的设定。
将电动执行机构的信号线、控制线和卡件连接完后，点击自学习按钮，卡件将会启动自学习模块。卡件自学习过程主要分两步进行：第一步是输出长驱动脉冲使电动执行机构达到匀速运动状态：阀位连续变化超过5%之后截断输出，并开始计时直到阀位稳定。累计时间即阀位的稳定时间，这段时间阀位变化的修正值则是电动执行机构的阈值。第二步是卡件输出10ms短脉冲判断阀位是否变化，如果没有变化则输出20ms的短脉冲，以10ms的步进递增，输出30ms、40ms、50ms ……的短脉冲，直到阀位有变化。记录下脉冲时间长度即最小动作步进，此时阀位变化的修正值就是电动执行机构死区。
如果卡件始终处于自学习状态，用户应该通过终止按钮停止自学习操作，同时检查接线和固态继电器以及电动执行机构的供电是否正常。
用户如果需要查阅自学习参数可以通过点击自学习参数按钮，此时卡件将回送自学习参数。自学习参数仅是用户填写设定参数的一个参考，卡件工作所依据的参数是用户设定的参数。
自学习功能仅在系统调试阶段使用，严禁在系统正常开车阶段使用。
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4.6 组态说明
PAT信号必须组在回路中进行使用，回路的输出MV即PAT信号的阀位设定值。PAT组态和一般的I/O的组态并无太大区别，依次为控制站组态、数据转发卡组态、I/O（卡件）组态和信号点组态。PAT通道点组态，通过图 4-3来进行详细说明：
反馈类型：电阻型和（4～20）mA电流反馈两种可选，这要根据具体的电动执行机构的反馈类型选择。XP341现在只能采集电流反馈信号，但留出了测量电阻信号的接口，如要测电阻反馈信号需定做卡件。
死区大小：最小单位是0.1%。如果设定值太大，将影响控制精度；如果设定值太小，将导致阀位发生振荡。用户应参考电动执行机构说明书中提供的特性参数死区（如没有死区说明可根据基本误差）进行死区大小预设定。
切换间隙：最小值（也是缺省值）50ms，最大值100ms。由于电动执行机构具有正转和反转两组线圈，如果一组线圈通电之后截止，由于线圈中的电流不能突变，电流还要维持一段时间，此时如果立即给另一组线圈通电，将会给电机造成损伤，所以加上切换间隙，延时一段时间再给另一组线圈通电，以保护电机。
上下限幅：允许电动执行机构输出的最大和最小阀位值。
图 4-3 PAT通道组态
自定义控制算法设置：PAT卡的正常运行需要“PAT342H”模块支持。操作步骤如下：
①、PAT的I/O点组态后，点击“算法”进入“自定义算法设置”界面，如图 4-4所示，在“图
形编程”栏的文件名中输入文件名（自己定义，也可不填，由系统自动生成）后点击“编辑”按扭进入“图形编程”软件的编程界面。
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