智能阀门定位(lunwen)

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1、智能阀门定位系统目录1绪论11.1课题背景11.2课题意义11.3发展与现状21.4论文结构32需求分析52.1可行性分析52.2功能需求分析83智能阀门定位系统的相关原理介绍94智能阀门定位系统的总体设计134.1方案选择134.2控制算法选择165智能阀门定位系统的详细设计215.1硬件设计215.1.1放大电路215.1.2A/D和D/A转换225.1.3单片机235.1.4LCD显示235.1.5按键245.1.6IP组件255.1.7三位气动放大器265.1.8电位计265.2软件设计265.2.1软

2、件工具26II5.2.2总流程图275.2.3总功能模块295.2.4各功能模块296智能阀门定位系统的调试与测试347结论378结束语38致谢39参考文献40附录Ⅰ41附录Ⅱ程序清单42II沈阳航空工业学院北方科技学院毕业设计（论文）1绪论1.1课题背景气动调节阀是一种重要的执行器，其在众多的工业过程控制系统装置中，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。而阀门定位器作为气动调节阀主要附件之一，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。因而，阀门定位器数字化、智能化的实现为气

3、动类执行器和调节阀的智能化，进而实现各种现场总线网络通信功能奠定了基础，使气动调节阀也成为智能化的网络控制设备。目前，我国自行生产的气动调节阀主要以基于力平衡原理的机械式和模拟电子技术的产品为主。随着智能、网络、通信和控制/管理综合自动化技术的发展，工业控制现场对气动调节阀的智能化要求日益迫切。本课题的研究紧密结合我国新一代智能气动调节阀的核心技术攻关和产品的更新换代，代表了传统气动仪表的智能化、网络化发展趋势。1.2课题意义本课题所设计的智能阀门定位器系统由于使用新型控制元件如导电塑料和压电阀，可以使阀门定位

4、达到很高精度；又由于采用气动执行机构，可在各种恶劣条件下使用并且使用寿命长，故障率低，这两点从根本上提高了产品的质量。由于微处理的使用，可以使定位器的调校以及适用范围有大的改善。对于生产商来说，这一系统市场前景广阔，价值高，利润大。对于使用本系统的厂家来说，这一系统的应用可极大的节省生产资源，提高生产效率，降低能耗及原材料损耗，对厂家减耗增效有很好的助推作用。这一系统可以进行自动调校。组态简便、灵活，可以非常方便的设定阀门正反作用，流量特性，行程限定或分程操作等功能。对使用厂家来说即简化了设备安装66沈阳航空工

5、业学院北方科技学院毕业设计（论文）调试过程，减小了因安装设备对企业正常生产的影响。这一系统的定位器的耗气量极小。传统定位器的喷嘴、挡板系统是连续耗气型元件。智能定位器只有在减小输出压力时，才向外排气，因此在大部分时间内处于非耗气状态。对使用厂家来说即降低了生产能耗，节省了生产资源。这一系统具有智能通讯和现场显示功能，对使用者来说即便于维修人员对定位器工作情况进行检查维修。这一系统的定位器与阀门可以采用分离式安装方式。因为智能定位器的位置反馈元件是电位器，阀位信息是用电信号传递的，并且可以在CPU中对阀门的特征进

6、行现场整定。对使用厂家来说即此系统可在狭小，特定的设备空间中安装，而不需为安装这一设备而特别开辟空间。这一系统的行程检测装置可以采用非接触式位置传感器，很适合需要在恶劣现场使用的厂家。并且可保证定位器的可靠使用和寿命。1.3发展与现状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。安装调校时通常需反复调节一系列弹簧螺钉以达到力平衡，过程繁琐复杂，控制不够灵活，不能方便地配合不同行程形式的阀门。但这种结构多年来，一直在气动定位器产

7、品中占主导地位，目前，我国使用的定位器仍然以此为主。电气阀门定位器是随着工业控制的电气化应运而生，它允许使用诸如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。微控制器一出现，就在很短的时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，66沈阳航空工业学院北方科技学院毕业设计（论文）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

8、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MCU编程决定，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。由于智能阀门定位器具有许多传统阀门定位器无可比拟的优点，所以在国外，传统阀门定位器正在逐渐地并越来越快地被智能阀门定位器所取代和淘汰。一些在工业自动化领域有着多年