智能型阀门电动执行机构控制器的设计

智能型阀门电动执行机构控制器的设计祝荣荣张士文殳国华摘要：介绍了一种阀门电动执行机构的智能控制器。该控制器采用TRLA公司的8位微处理器作为控制单元，用电力电子器件作为电机驱动单元，完成了一个集自动控制、手动调节、状态检测等功能于一体的智能系统。该系统适用于各类工业控制阀。关键词：阀门电动执行机构智能控制器68H908SR12图2中，左侧有PU系统的数字地，右侧有外部系统的地。同时，外部系统的电源与内部系统的电源完全隔离。2.4通讯部分为了完成工业现场远程控制和组网的需要，系统支持RS485通讯方式。电平转换芯片采用AX485。实际工作时，可以与上位机进展远程通讯，进展运行方式设定并监控运行状态。2.5电机驱动部分电机的驱动采用电力电子开关双向可控硅BTA16。双向可控硅具有开关速度快、寿命长、无火花和拉弧现象等特点2，保证执行机构在高温条件下的长期可靠运行，同时有助于对电机的保护。主电路与PU之间采用光耦302X驱动，如图3所示，图中ZL为电机负载。在设计中，3020的二极管前向电流为15A,3021和3023分别为8A和3A，所以可以由68H908SR12的I/口采用灌电流方式直接驱动。在实际工作时R吸收回路的实际参数需要根据电机参数ZL的不同确定。需要注意的是，302X的耐压是400V，假设电机需要工作在380V下或者电机的反电势比较大时，要选用308X系列。转贴于论文联盟.ll.3软件设计控制器的软件主要是由主程序、人机界面处理程序及自动调试、故障处理、A/D转换和数据处理、手动操作故障处理等子程序组成。主程序流程如图4所示。在执行过程中，判断各种故障状态，发现故障，立即报警显示，同时输出一组继电器开关量信号给用户，并切断电机电源。系统采用4个键复用的方法实现对系统的控制及参数设定。4个键的定义分别为FFuntin)、UUp)、DD)、SShift)。F为功能键，按此键进入设置菜单，屡次按F键后可退出菜单。U、D键分别代表增加和减小当前数值或进展参数选择，在手动操作中代表向上或向下指令。S为切换键，可以改变当前输入焦点，配合U、D键，可以很方便的实现任意数字的输入。在电机控制算法上采用PID调节，防止了超调、振荡的发生，同时可选直接比例控制和比例+步进控制等控制方式，使系统能适用不同类型的电机。系统的软件设计使得可随时调整阀门两端位置，只要调整好限位开关后作一次自整定F、S键同时按下10s即可，极大地方便了用户。系统还提供RS485通讯协议，用户可以通过上位机编程控制阀门，使阀门联网通讯及计算机控制更加方便。4完毕语该系统的各个主要功能模块集中在单片微处理器中，降低了系统的本钱，进步了可靠性，减小了体积，可直接安装于执行器内部而无需改动原机械机构，这不仅方便了现有执行机构的消费，也有利于原有旧设备的改造。同时，系统的硬件设计充分考虑了工业现场的环境情况，采取了完善的抗干扰措施和故障保护措施，使系统能适用于工业现场的环境。该系统已实际投产，目前在各种工业环境下运行良好。参考文献1张友德.68H08系列单片机原理与应用.上海：复旦大学出版社，2001.2王兆安.电力电子技术.北京：机械工业出版社，2001.3张卫华.电动阀门智能测控系统的研制J.青岛大学学报，2022，163：79-82.转贴于论文联盟.ll.