基于HART协议智能阀门定位器

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1、天津大学硕士学位论文基于HART协议智能阀门定位器姓名：杨伟清申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：王化祥20070601摘要现场总线是一种新型工业控制系统，它的出现带来了工业控制领域内的一场深刻革命，将成为未来工业过程控制的发展方向。由于模拟仪表与数字仪表的存在本质上的差别，所以市场接受全数字仪表还需要一定的时间。HART协议是现场总线的一种过渡性协议，可使数字与模拟信号同时传送且互不干扰，实现双向通讯。由于模拟仪表的大量使用，开发研究基于HART协议的智能阀门定位器具有良好的应用价值和市场前景。．本文介绍了一种采用HART协议的智

2、能型电气阀门定位器的设计方案。该方案主要用于控制气动直(角)行程执行器，实现阀门的准确定位。另外，还可与其它智能现场仪表或上位机进行双向通信，具有自诊断、远程设定工作参数和工作方式等功能。本论文主要完成以下几个方面研究；1)完善了以MSP430单片机为核心的硬件体系结构，其中包括中央控制单元、HART接口单元、。电源电路、I／P控制电路、保护电路和阀位反馈电路等；2)对阀门定位器的工作特性进行研究，采用基于模糊控制原理的五步开关控制算法，首先得到控制量与反馈量的偏差，并对偏差进行分类，基于偏差对系统进行分段控制，可使系统快速准确定位。与常规定位器相比

3、，该定位器具有控制精度高、能耗低、调整方便、定位快速、应用范围广等优点，有着广泛的市场需求，并将在相当长的一段时间内发挥主导作用。关键词：模糊控制低功耗HART协议智能阀门定位器ABSTRACTField—busisanewtypeindustrialcontrolsystem；itcausesagreatchangeinthefieldofindustrialcontrolandwillbeamaintrendofindustryprocesscontrolinthefuture．Becauseoftheessentialdifferencebet

4、weenanalogdeviceanddigitaldevice，itwillneedalongtimetobeacceptedbythemarket．HARTcommunicationprotocolwhichbelongstotransitionalprotocolintroducedinthispaperisrudimentoffieldbus，whichpermitstransmittingdigitalsignalonanalogsignalcircuit．Nowadays，sinceanaloginstrumentsarealreadya

5、ppliedinawide-range，developingandstudyingintelligentvalvepositionerbased—onHARTprotocolhasvaluableapplicationsaswellasabrilliantprospectinmarketfield．Inthisarticle，thedesignschemeofanintelligentelectric-pneumaticvalvepositioneradoptingtheHARTprotocolisintroduced．Itisusedincontr

6、ollingpneumaticlinear(rotary)actuatorsinordertoorientthepositionerofvalveexactly．AnditcannotonlycommunicatewithotherintelligentinstrumentsormonitorcomputerbidirectionallybutalsoprovidethefunctionsofsettingupworkingparametersandworkingmoderemotelyandSOon．Throughtheresearch，thefo

7、llowingachievementhasbeenmade．1)ImprovedthehardwarearchitectureusingMSP430micropowerprocessor,includingcentralcontrolunit,HARTprotocolmodule，powermodule，I／Pcontrolcircuit，protectioncircuitandvalvepositionfeedbackmodule．2)Studiedthecharacteristicofthevalvepositionerandused矗veste

8、pvalvecontrolalgorithm，gotthedeviationbetweencontrolle