一、氣動控制閥控制回路包括：

閥門、定位器（帶反饋裝置）、氣動執行機構、控制器、傳感器、調節過濾單元（三聯件）。

控制閥功能：生產過程的負荷變化或操作條件改變時，通過檢測元件和變送器的檢測和變送，將過程的被控變量送控制器，經控制規律運算后的輸出送執行器，改變過程中相應的流體流量，使被控變量與設定值保持一致。

二、傳感器

傳感器是一種檢測裝置，能感受到被檢測的信息，并能將此信息按一定規律變換成電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。他是實現自動檢測和控制的首要環節。

我們常見的傳感器：

溫度傳感器、壓力變送器、液位計、流量計。

三、控制器(controller)

將傳感器檢測變送環節輸出的標準信號與設定值信號進行比較，獲得偏差信號，按一定控制規律對偏差信號(errorsignal)進行運算，運算輸出送執行器。控制器可用模擬儀表實現，也可用微處理器組成的數字控制器實現，例如DCS 和FCS 中采用的PID 控制功能模塊等。 

四、定位器

閥門定位器是氣動執行器的主要附件，它與氣動執行器配套使用，用來提高閥門的位置精度，克服閥桿摩擦力和介質不平衡力的影響，從而保證閥門按照調節器來的信號實現正確定位，實現過程控制。

用電信號去操作氣動執行機構時，必須配電-氣閥門定位器。

使閥門實現氣開和氣關兩種動作，也必須由定位器來轉換。

五、氣動執行機構

氣動執行機構在控制閥中起著執行器(actuator)的作用，處于控制環路的最終位置，因此也稱為最終元件(finalelement)。執行器用于接收控制器的輸出信號，并控制操縱變量變化。

執行機構是將控制器輸出信號轉換為控制閥閥桿直線位移或閥軸角位移的裝置。執行機構提供推動力或推動力矩，用于克服不平衡力、閥壓緊力和摩擦力等，使位移量與輸入信號成比例變化。

氣動薄膜執行機構

氣動薄膜執行機構是最常用的執行機構。氣動薄膜執行機構的結構簡單，動作可靠，維護方便，成本低廉，得到廣泛應用。它分正作用和反作用兩種執行方式。正作用執行機構在輸入信號增加時，推桿的位移向外；反作用執行機構在輸入信號增加時，推桿的位移向內。

當輸入信號增加時，在薄膜膜片上產生一個推力，克服彈簧的作用力后，推桿位移，位移方向向外。因此，稱為正作用執行機構。反之，輸入信號連接口在下膜蓋上，信號增加時，推桿位移向內，縮到膜盒里，稱為反作用執行機構。氣動薄膜執行機構的特點如下：

氣動薄膜直行程執行機構

1.正、反作用執行機構的結構基本相同，由上膜蓋、下膜蓋、薄膜膜片、推桿、彈簧、調節件、支架和行程顯示板等組成。

2.正、反作用執行機構結構的主要區別是反作用執行機構的輸入信號在膜盒下部，引出的推桿也在下部，因此，閥桿引出處要用密封套進行密封，而正作用執行機構的輸入信號在膜盒上部，推桿引出處在膜盒下部，由于薄膜片的良好密封，因此，在閥桿引出處不需要進行密封。

3.可通過調節件的調整，改變彈簧初始力，從而改變執行機構的推力。

4.執行機構的輸入輸出特性呈現線性關系，即輸出位移量與輸入信號壓力之間成線性關系。輸出的位移稱為行程，由行程顯示板顯示。一些反作用執行機構還在膜盒上部安裝閥位顯示器，用于顯示閥位。氣動薄膜執行機構的行程有lOmm、16mm、25mm、40mm、60mm和lOOmm 等六種規格。

5.執行機構的膜片有效面積與推力成正比，有效面積越大，執行機構的推力也越大。

6.可添加位移轉換裝置，使直線位移轉換為角位移，用于旋轉閥體。

7.可添加閥門定位器，實現閥位檢測和反饋，提高控制閥性能。

8.可添加手輪機構，在自動控制失效時采用手輪進行降級操作，提高系統可靠性。

9.可添加自鎖裝置，實現控制閥的自鎖和保位。

精小型氣動薄膜執行機構在機構上作了重要改進，它采用多個彈簧代替原來的一個彈簧，降低了執行機構的高度和重量，具有結構緊湊、節能、輸出推力大等優點。與傳統氣動薄膜執行機構比較，高度和重量約可降低30％。是采用四個彈簧結構的精小型氣動薄膜執行機構示意圖。

六、調節機構是將執行機構的輸出位移變化轉換為控制閥閥芯和閥座間流通面積變化的裝置。通常稱調節機構為閥，例如直通單座閥、角形閥等。其結構特點可從下列幾方面分析。從結構看，調節機構由閥體、閥內件、上閥蓋組件、下閥蓋等組成。

從閥芯位移看，調節機構分為直線位移閥和角位移閥。它們分別與直線位移的執行機構和角位移執行機構配合使用。直通閥、角形閥、套筒閥等屬于直線位移閥，也稱為滑動閥桿閥(SlidingStemValve)o 蝶閥、偏心旋轉閥、球閥等屬于角位移閥，也稱為旋轉閥

從閥芯導向看，可分為頂導向、頂底導向、套筒導向、閥桿導向和閥座導向等類型。

對于流體的控制和關閉等，閥芯的導向十分重要，閥芯導向用于閥芯和閥座的對中配合。頂導向采用閥蓋或閥體內的一個導向套或填料結構實現導向；頂底導向采用閥蓋和下閥蓋的導向套實現導向，對雙座閥和需要精確導向的調節機構需采用頂底導向；套筒導向采用閥芯的外表面與套筒的內表面進行導向，這種導向方式具有自對中性能，能夠精確實現閥芯和閥座的對中；閥桿導向采用上閥蓋上的導向套與閥座環對中，用軸套與閥桿實現導向；閥座導向在小流量控制閥中被采用，它用閥座直接進行對中。

從流量特性看，根據流通面積的不同變化，可分為線性特、等百分比特性、快開特性、拋物線特性、雙曲線特性及一些修正特性等。

控制閥的組成

控制閥由執行機構和調節機構組成。執行機構可分解為兩部分：力或力矩轉換部件和位移轉換部件。將控制器輸出信號轉換為控制閥的推力或力矩的部件稱為力或力矩轉換部件；

將力或力矩轉換為直線位移或角位移的部件稱為位移轉換部件。調節機構將位移信號轉換為閥芯和閥座之間流通面積的變化，改變操縱變量的數值。

切斷閥

切斷閥與控制閥的區別是，切斷閥不需要定位器，用電磁閥取代，實現開關切斷的功能。

1、電磁閥

當系統需要實現程序控制或兩位開關控制時，需要配用電磁閥。選用電磁閥時，除要考慮交、直流電源及電壓、頻率外，必須注意電磁閥與調節閥作用型式的關系，可配用“常開型”或“常閉型”。如果要求加大電磁閥的容量，來縮短動作時間，可以并列使用兩臺電磁閥或把電磁閥作為先導閥與大容量氣動繼動器組合使用。

其他附件

1、氣動繼電器（氣動放大器）

氣動繼電器是一種功率放大器，也稱氣動放大器、氣動加速器。它能將氣壓信號送到較遠的地方，消除由于信號管線加長所帶來的滯后，主要用于現場變送器與中央控制室的調節儀表之間，或在調節器與現場調節閥之間，還有一種作用就是放大或縮小信號。

2、轉換器

轉換器分為氣-電轉換器和電-氣轉換器，其功能是實現氣、電信號之間一定關系相互轉換，主要用于在用電訊號操縱氣動執行機構時將0～10mA 或4～20mA 電訊號轉換或20～100KPa 氣訊號轉換成0～10mA 或4～20mA 電訊號。

3、空氣過濾減壓閥

空氣過濾減壓閥是工業自動化儀表中的一種附件，其主要功能是將來自空壓機的壓縮空氣進行過濾凈化并將壓力穩定在所需要的數值上，可用于各類氣動儀表、電磁閥、氣缸、噴涂設備及小型氣動工具的供氣源和穩壓裝置。

4、自鎖閥（保位閥）

自鎖閥是保持閥位的一種裝置。氣動調節閥當氣源發生故障時該裝置能將氣源訊號切斷，使膜室或氣缸的壓力訊號保持在故障前一瞬間的狀態，這樣就使閥位也維持在故障前的位置上，起到保位作用。

5、閥位傳送器

當調節閥遠離控制室時為了不到現場就能準確了解閥的開關位置，就要配備閥位傳送器，即將閥開度的機構位移量，按一定規律轉換成電訊號送到控制室，此訊號可以是反映閥門任何開度的連續信號，也可以認為是閥門定位器的逆動作。

6、行程開關（回訊器）

行程開關反映閥門開關兩個極端位置，并同時送出指示訊號的裝置，控制室可以根據此訊號，叛斷閥門的開關狀態以便采取相應措施。

7、信號檢測開關

電流信號檢測開關VA-100 是用來檢測4-20mA 電流信號故障的裝置。內置固態繼電器，一旦輸入信號低于4mA 以下的設定值，電流信號檢測開關將使固態繼電器觸發，接通或切斷控制電源。特點：

控制電源可選擇；斷信號點可設置。

8、三斷保護裝置

閥門特殊控制及故障保護裝置與閥門定位器等配套使用，在氣源、信號、電源發生故障時，能夠按照控制要求使調節閥保持原位、或者全開、全關，處于安全位置，直至狀態恢復。不同控制要求，內部配置不同。

9、常見的控制形式

有三斷保護：在氣源、信號、電源故障時，實現閥門的保位或復位

兩斷保護：在氣源、信號、電源故障時，實現閥門的保位或復位。

正常調節式工作，緊急情況，兩位式緊急開或緊急關

氣源故障，仍保持短時間工作

10、帶智能閥門定位器的氣動控制閥

這類控制閥的結構與普通控制閥相同，因附帶智能閥門定位器而使控制閥具有智能化功能智能閥門定位器與普通閥門定位器的主要區別如下

1）.控制閥流量特性的實現方式不同。智能定位器的反饋部分采用線性反饋，所需控制閥流量特性是在設定回路實現的。普通定位器的反饋部分是不同形狀的凸輪，通過改變凸輪形狀來實現所需控制閥流量特性。

2）.輸入輸出方式不同。通常，智能閥門定位器是智能電氣閥門定位器。與一般電氣閥門定位器比較，智能電氣閥門定位器的輸入信號是標準的4～20mA 或1～5V 電信號，它需要經模數轉換后作為微處理器的輸入信號。而一般電氣閥門定位器輸入信號雖然是4—20mA 或l～5V 電信號，但它不需要經模數轉換，可直接送電磁線圈產生電磁力，實現力平衡。智能閥門定位器的輸出信號是數字信號，它通常送壓電閥組，通過壓電閥組的開關來調節送控制閥膜頭的氣壓，一般電氣閥門定位器的輸出信號是經氣動放大器放大后的氣信號。

3）.采用的控制方式不同。智能閥門定位器與一般的計算機控制裝置類似，采用離散控制方式，因此，在采樣間隔內，控制閥開度不變化。運行過程中，控制閥開度呈現階梯形變化。一般閥門定位器采用連續控制方式，因此，整個控制過程中，控制閥開度的變化是連續的(除了因死區造成的躍變外)。

4）.反饋信號檢測處理不同。智能閥門定位器中控制閥反饋信號需經模數轉換后送微處理器處理，而一般閥門定位器反饋信號直接作為反饋力(力矩)，不需要經模數轉換為電信號。

一些智能閥門定位器輸入信號采用標準模擬信號，在同一導線還傳輸HART 數字信號，組成混合信號的智能閥門定位器，它不屬于現場總線智能閥門定位器，但仍屬于智能閥門定位器。

5）帶現場總線智能閥門定位器的氣動控制閥與一般智能閥門定位器比較，這類控制閥所帶閥門定位器的特點如下。

a．輸入信號不是標準模擬電流或電壓信號，而是現場總線設備的數字信號。

b．具有通信功能，能夠方便地與上位機進行通信，實現數據交換和數據共享。

c．可采用直接供電方式和本安方式運行，符合現場總線有關標準的規定。

d，可實現開放系統互連的有關功能，例如可互換性、可互操作性等。

e．全數字、雙向通信。