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智能型閥門電動執(zhí)行機構控制器的設計

   水、汽、油等流體與工業(yè)發(fā)展有著密切聯(lián)系，而流體在工業(yè)上的應???離不開管網(wǎng)系統(tǒng)，有管網(wǎng)必然有閥門。隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，傳統(tǒng)的手工機械調(diào)節(jié)方式在許多場合已不再適用。要實現(xiàn)管網(wǎng)系統(tǒng)的工業(yè)自動化管理，更是離不開電動閥門這個管網(wǎng)系統(tǒng)中的執(zhí)行機構。在某些應用場合，對閥門的控制不僅僅是簡單的開關控制，還涉及到開度控制以及流量等各種關系控制，這對閥門電動執(zhí)行機構控制器的智能性提出了更高的要求。文中應用微處理器設計了一種閥門控制系統(tǒng)實現(xiàn)了閥門執(zhí)行機構控制的智能化。

    1 系統(tǒng)工作原理和功能

    閥門的控制量為閥門開度，在應用場合往往會根據(jù)實際需要將閥門開或關，或者開到一定程度，甚至動態(tài)的以某種規(guī)律開關。在傳統(tǒng)的模擬控制方式中用時間、電流的大小來表示閥門的開啟角度。由于影響時間、電流(電壓)等參數(shù)的因素很多，因此顯示的開啟角度與閥門的實際位置不易達到同步，經(jīng)常出現(xiàn)明顯的誤差［3］。同時，簡單的模擬量控制提供的信息極為有限，不利于系統(tǒng)的調(diào)試和檢修。筆者設計的智能型控制系統(tǒng)采用數(shù)字化的方法來控制電動執(zhí)行機構運行。其智能控制器系統(tǒng)構成如圖1所示。

    采用MOTOROLA公司單片微處理器和外圍芯片組成智能化的位置控制單元，接收統(tǒng)一的標準直流信號(如4～20 mA的電流信號)，經(jīng)信號處理及A/D轉換送至微處理器，微處理機將處理后的數(shù)據(jù)送至顯示單元顯示調(diào)節(jié)結果，運算處理后產(chǎn)生的控制信號驅動交流電機。此外，系統(tǒng)帶通訊功能，可以接收上位機的指令，進行遠程數(shù)字控制。同時也可以在智能控制器本地的人機界面上通過菜單和按鈕實現(xiàn)現(xiàn)場手動控制。智能型閥門電動執(zhí)行機構控制器的設計

    主要功能描述：

    (1)一體化結構設計，直接接收4～20 mA/4～12 mA/12～20 mA/0～5 V/1～5 V等控制信號，輸出隔離的4～20mA閥位反饋信號；

    (2)具有仿真運行功能，并可根據(jù)用戶設定的流量特性曲線運行；

    (3)控制信號斷路故障判斷、報警及保護功能。斷路故障時可使執(zhí)行機構或開、或關、或保特、或在0～100%之間預置的任意值；

    (4)數(shù)字顯示，顯示控制信號值、閥位值、故障類別；

    (5)RS485遠程通訊功能，通過通訊協(xié)議在上位機進行編程組態(tài)，對過程量、開關量作數(shù)據(jù)或圖形處理。

    (6)閥門行程自整定，輸入輸出模擬信號自校準。

    2 系統(tǒng)硬件組成

    智能控制器根據(jù)智能化、可靠性高、抗干擾能力強、成本低等原則，控制核心采用8位微處理器MC68HC908SR12(SR12)，電機控制的主電路采用電力電子技術實現(xiàn)。

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