CN201973349U

CN201973349U - 一种智能阀门定位器

Info

Publication number: CN201973349U
Application number: CN2011200285722U
Authority: CN
Inventors: 李颀; 张艳东; 卜绍志
Original assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Current assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2021-01-28

Abstract

本实用新型提供了一种智能阀门定位器，包括单片机、分别与单片机的输入端相连的前端处理电路、射频遥控接收电路，以及与单片机的输出端相连的PWM输出接口电路、RS485通讯电路、报警电路和低电压监测电路，所述前端处理电路的输入端与调节器相连。本实用新型定位器可以准确定位阀门的开度值，并且在即将超出阀门门限时给出报警信号，可以与上位机通讯，进行远程控制。

Description

一种智能阀门定位器

技术领域

本实用新型涉及一种定位器，特别是一种智能阀门定位器。

背景技术

气动调节阀是一种重要的执行器，是众多工业过程控制系统装置之一，尤其是在石化、冶金等工业的流量控制中发挥着不可替代的作用。气动阀门定位器作为其主要附件之一，可以改善阀门特性、提高控制的精度、速度和增加控制的灵活性。

气动阀门定位器从产生起，经历了不同的发展阶段。最初是利用力平衡原理的完全气动的定位器，这种定位器在使用过程中易磨损，且精度不能保证。电-气阀门定位器是随着工业控制的电气化应运而生的，其允许使用诸如4～20mA之类的电流作为输入的设定信号，而不用20～100kPa的气动信号。这类定位器结构与上述大同小异，不同之处仅在于把波纹管换成了电磁铁。

微控制器的出现，在很短的时间内渗透到人们生产和生活的方方面面。特别是近年来半导体技术的迅猛发展，使微控制器的集成度成倍提高、功能日趋强大，而成本则大幅度下降。

以微控制器构成工控装置，尤其是现场仪表，其方便、可靠与灵活是显而易见的，阀门定位器当然也不例外。引入微处理器后，整个定位器的行为完全由软件程序决定，容易实现和修改部分功能而无需改动硬件，大大增加了灵活性。此外，与现代先进的控制算法相结合，可使调校过程自动化，简化了安装与投运过程。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种智能阀门定位器，其可以准确定位阀门的开度，并且在即将超出阀门门限时给出报警信号，可以与上位机通讯，进行远程控制。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种智能阀门定位器，包括单片机、分别与单片机的输入端相连的前端处理电路、射频遥控接收电路，以及与单片机的输出端相连的PWM输出接口电路、RS485通讯电路、报警电路和低电压监测电路，所述前端处理电路的输入端与调节器相连。

本实用新型智能阀门定位器至少具有以下优点：1.本实用新型定位器以单片机为核心，控制信号与阀位的比较是直接的数字比较，不易受影响，保证了控制精度；2.定位器空气泄漏小，在执行器处于稳定状态时，将气源切断，能耗低；3.调整方便，适用范围广；4.可任意选择调节阀的流量特性：智能控制阀通过控制面板可任意选择调节阀的流量特性；5.本实用新型定位器将单片机控制系统所采集的数据经处理后传送到上位机进行显示，使工作人员随时监控现场调节阀的工作情况。

附图说明

图1是本实用新型智能阀门定位器的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型定位器分为两部分：硬件部分和软件部分。在硬件部分，以单片机为核心，包括前向通道的设计和后向通道的设计；通讯电路即单片机与上位机的接口电路；键盘；显示电路；报警电路；内部时钟电路的设计；复位电路的设计；遥控电路的设计。在软件部分中，采用汇编语言与C语言混合编程，对整个软件的设计采用自上而下的设计思路，以模块化设计为原则，根据智能阀门所要达到的功能，将其分为以下几个模块：1)初始化模块：完成系统硬件的初始设置和软件系统中各个变量默认值的设置；2)时钟模块：完成时钟系统的设置和运行，为系统其它模块提供时间数据，系统时钟的实现方法有两种：一种是采用时钟芯片来实现(硬件时钟)；另一种是采用定时器来实现(软件时钟)；3)监控模块：通过获得键盘信息，解释并执行，完成操作者对系统的控制，该模块实现了系统的可操作性；4)数据采集模块：采集系统运行所需要的外部信息，通常包括采集从调节阀传来的信号，并进行相应的转换使之能被单片机接受到；5)数据处理模块：将采集到的信号进行加工处理，得到所需结果；6)控制决策模块：根据数据处理的结果和系统的状态，决定系统应该采取的运行策略——人工智能算法；7)显示模块：系统将各种信息通过显示设备输出，供操作者使用；8)信号输出模块：根据控制决策模块的结论，输出对应的模拟信号和数字信号，对控制对象进行操作，使其按预定要求运行；9)键盘模块：可以使人工介入，进行实时控制；10)遥控模块：可以进行远程控制，避免恶劣的控制环境；11)通信模块：完成不同设备之间的信息传输和交换，该模块设计中的核心问题是通信协议的制定；12}报警模块。

参照图1，本实用新型智能阀门定位器包括单片机、分别与单片机的输入端相连的前端处理电路、射频遥控接收电路，以及与单片机的输出端相连的PWM输出接口电路、RS485通讯电路、报警电路和低电压监测电路，所述前端处理电路的输入端与调节器相连。

所述单片机进一步还包括有显示电路以及键盘电路。

所述调节器设定的阀门开度信号通过4-20mA信号前端处理电路传送到单片机内，单片机接收到该信号后，将调节器设定的阀门开度值与调节阀阀杆反馈回来的实际开度值信号进行比较，得到一个偏差信号，如果该偏差信号的值很大，则单片机根据灰色预测结合PID控制法得到一个相应的信号并通过PWM输出接口电路输出连续信号以控制调节阀的阀门装置，控制压缩空气量；如果该偏差信号的值很小，尤其是接近0，则，单片机不会没有定位脉冲输出，定位器处于待机状态；如果该偏差信号的值大小适中，则，单片机根据灰色预测结合PID控制法得到一个相应的信号并通过PWM输出接口电路输出脉冲序列，从而，使一定量的压缩空气进入到调节阀的气室，推动阀芯移动或转动，达到阀芯的准确定位。

整个过程的有关数据可以通过显示设备显示出来并通过RS485通讯电路与上位机进行通讯。在此过程中，通过键盘和遥控电路进行人机对话。

在定位器工作时，如即将进入定位器工作死区(误差区)0.1％时，则单片机通过报警电路给出报警，保证工作的稳定性，并且不易使阀门损坏。

需要说明的是：本实用新型定位器采用的灰色预测结合PID控制法可以使定位器的精度提高到全行程的0.5％，使阀芯定位更为准确。

以上所述仅为本实用新型的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本实用新型说明书而对本实用新型技术方案采取的任何等效的变换，均为本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种智能阀门定位器，其特征在于：包括单片机、分别与单片机的输入端相连的前端处理电路、射频遥控接收电路，以及与单片机的输出端相连的输出接口电路、RS485通讯电路、报警电路和低电压监测电路，所述前端处理电路的输入端与调节器相连。