專利名稱：一種智能閥門定位器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種定位器，特別是一種智能閥門定位器。
背景技術(shù)：
氣動調(diào)節(jié)閥是一種重要的執(zhí)行器，是眾多工業(yè)過程控制系統(tǒng)裝置之一，尤其是在石化、冶金等工業(yè)的流量控制中發(fā)揮著不可替代的作用。氣動閥門定位器作為其主要附件之一，可以改善閥門特性、提高控制的精度、速度和增加控制的靈活性。氣動閥門定位器從產(chǎn)生起，經(jīng)歷了不同的發(fā)展階段。最初是利用力平衡原理的完全氣動的定位器，這種定位器在使用過程中易磨損，且精度不能保證。電-氣閥門定位器是隨著工業(yè)控制的電氣化應運而生的，其允許使用諸如4 20mA之類的電流作為輸入的設(shè)定信號，而不用20 IOOkPa的氣動信號。這類定位器結(jié)構(gòu)與上述大同小異，不同之處僅在于把波紋管換成了電磁鐵。微控制器的出現(xiàn)，在很短的時間內(nèi)滲透到人們生產(chǎn)和生活的方方面面。特別是近年來半導體技術(shù)的迅猛發(fā)展，使微控制器的集成度成倍提高、功能日趨強大，而成本則大幅度下降。以微控制器構(gòu)成工控裝置，尤其是現(xiàn)場儀表，其方便、可靠與靈活是顯而易見的， 閥門定位器當然也不例外。引入微處理器后，整個定位器的行為完全由軟件程序決定，容易實現(xiàn)和修改部分功能而無需改動硬件，大大增加了靈活性。此外，與現(xiàn)代先進的控制算法相結(jié)合，可使調(diào)校過程自動化，簡化了安裝與投運過程。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種智能閥門定位器，其可以準確定位閥門的開度，并且在即將超出閥門門限時給出報警信號，可以與上位機通訊，進行遠程控制。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種智能閥門定位器，包括單片機、分別與單片機的輸入端相連的前端處理電路、射頻遙控接收電路，以及與單片機的輸出端相連的PWM 輸出接口電路、RS485通訊電路、報警電路和低電壓監(jiān)測電路，所述前端處理電路的輸入端與調(diào)節(jié)器相連。本實用新型智能閥門定位器至少具有以下優(yōu)點1.本實用新型定位器以單片機為核心，控制信號與閥位的比較是直接的數(shù)字比較，不易受影響，保證了控制精度；2.定位器空氣泄漏小，在執(zhí)行器處于穩(wěn)定狀態(tài)時，將氣源切斷，能耗低；3.調(diào)整方便，適用范圍廣； 4.可任意選擇調(diào)節(jié)閥的流量特性智能控制閥通過控制面板可任意選擇調(diào)節(jié)閥的流量特性；5.本實用新型定位器將單片機控制系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)處理后傳送到上位機進行顯示，使工作人員隨時監(jiān)控現(xiàn)場調(diào)節(jié)閥的工作情況。

圖1是本實用新型智能閥門定位器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本實用新型定位器分為兩部分硬件部分和軟件部分。在硬件部分，以單片機為核心，包括前向通道的設(shè)計和后向通道的設(shè)計；通訊電路即單片機與上位機的接口電路； 鍵盤；顯示電路；報警電路；內(nèi)部時鐘電路的設(shè)計；復位電路的設(shè)計；遙控電路的設(shè)計。在軟件部分中，采用匯編語言與C語言混合編程，對整個軟件的設(shè)計采用自上而下的設(shè)計思路，以模塊化設(shè)計為原則，根據(jù)智能閥門所要達到的功能，將其分為以下幾個模塊1)初始化模塊完成系統(tǒng)硬件的初始設(shè)置和軟件系統(tǒng)中各個變量默認值的設(shè)置；2)時鐘模塊完成時鐘系統(tǒng)的設(shè)置和運行，為系統(tǒng)其它模塊提供時間數(shù)據(jù)，系統(tǒng)時鐘的實現(xiàn)方法有兩種一種是采用時鐘芯片來實現(xiàn)(硬件時鐘)；另一種是采用定時器來實現(xiàn)(軟件時鐘)；3)監(jiān)控模塊通過獲得鍵盤信息，解釋并執(zhí)行，完成操作者對系統(tǒng)的控制，該模塊實現(xiàn)了系統(tǒng)的可操作性；4)數(shù)據(jù)采集模塊采集系統(tǒng)運行所需要的外部信息，通常包括采集從調(diào)節(jié)閥傳來的信號，并進行相應的轉(zhuǎn)換使之能被單片機接受到力)數(shù)據(jù)處理模塊將采集到的信號進行加工處理，得到所需結(jié)果；6)控制決策模塊根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果和系統(tǒng)的狀態(tài)，決定系統(tǒng)應該采取的運行策略——人工智能算法；7)顯示模塊系統(tǒng)將各種信息通過顯示設(shè)備輸出，供操作者使用；8)信號輸出模塊根據(jù)控制決策模塊的結(jié)論，輸出對應的模擬信號和數(shù)字信號，對控制對象進行操作，使其按預定要求運行；9)鍵盤模塊可以使人工介入，進行實時控制；10)遙控模塊可以進行遠程控制，避免惡劣的控制環(huán)境；11)通信模塊完成不同設(shè)備之間的信息傳輸和交換，該模塊設(shè)計中的核心問題是通信協(xié)議的制定；12}報警模塊。參照圖1，本實用新型智能閥門定位器包括單片機、分別與單片機的輸入端相連的前端處理電路、射頻遙控接收電路，以及與單片機的輸出端相連的PWM輸出接口電路、 RS485通訊電路、報警電路和低電壓監(jiān)測電路，所述前端處理電路的輸入端與調(diào)節(jié)器相連。所述單片機進一步還包括有顯示電路以及鍵盤電路。所述調(diào)節(jié)器設(shè)定的閥門開度信號通過4_20mA信號前端處理電路傳送到單片機內(nèi)，單片機接收到該信號后，將調(diào)節(jié)器設(shè)定的閥門開度值與調(diào)節(jié)閥閥桿反饋回來的實際開度值信號進行比較，得到一個偏差信號，如果該偏差信號的值很大，則單片機根據(jù)灰色預測結(jié)合PID控制法得到一個相應的信號并通過PWM輸出接口電路輸出連續(xù)信號以控制調(diào)節(jié)閥的閥門裝置，控制壓縮空氣量；如果該偏差信號的值很小，尤其是接近0，則，單片機不會沒有定位脈沖輸出，定位器處于待機狀態(tài)；如果該偏差信號的值大小適中，則，單片機根據(jù)灰色預測結(jié)合PID控制法得到一個相應的信號并通過PWM輸出接口電路輸出脈沖序列，從而， 使一定量的壓縮空氣進入到調(diào)節(jié)閥的氣室，推動閥芯移動或轉(zhuǎn)動，達到閥芯的準確定位。整個過程的有關(guān)數(shù)據(jù)可以通過顯示設(shè)備顯示出來并通過RS485通訊電路與上位機進行通訊。在此過程中，通過鍵盤和遙控電路進行人機對話。在定位器工作時，如即將進入定位器工作死區(qū)(誤差區(qū))0. 時，則單片機通過報警電路給出報警，保證工作的穩(wěn)定性，并且不易使閥門損壞。需要說明的是本實用新型定位器采用的灰色預測結(jié)合PID控制法可以使定位器的精度提高到全行程的0. 5%，使閥芯定位更為準確。以上所述僅為本實用新型的一種實施方式，不是全部或唯一的實施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本實用新型說明書而對本實用新型技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本實用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求1. 一種智能閥門定位器，其特征在于包括單片機、分別與單片機的輸入端相連的前端處理電路、射頻遙控接收電路，以及與單片機的輸出端相連的輸出接口電路、RS485通訊電路、報警電路和低電壓監(jiān)測電路，所述前端處理電路的輸入端與調(diào)節(jié)器相連。
專利摘要本實用新型提供了一種智能閥門定位器，包括單片機、分別與單片機的輸入端相連的前端處理電路、射頻遙控接收電路，以及與單片機的輸出端相連的PWM輸出接口電路、RS485通訊電路、報警電路和低電壓監(jiān)測電路，所述前端處理電路的輸入端與調(diào)節(jié)器相連。本實用新型定位器可以準確定位閥門的開度值，并且在即將超出閥門門限時給出報警信號，可以與上位機通訊，進行遠程控制。
文檔編號F16K37/00GK201973349SQ20112002857
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月28日
發(fā)明者卜紹志, 張艷東, 李頎 申請人:陜西科技大學