国产新型智能阀门定位器的设计.pdf

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1、国产新型智能阀门定位器的设计蔡明，等国产新型智能阀门定位器的设计DesignofNewTypeofDomesticSmartVaIVePositioner罄明匆雪莲幸乒(北京京仪集团有限责任公司，北京100022)摘要：智能型阀门定位器已经成为现代过程控制系统的关键设备之一。为了进一步提高定位器的控制性能，研制了一款新型全电子式智能阀门定位器，介绍了该款定位器的主要组成部分和关键核心技术。此定位器采用比例式压电阀作为气动放大与驱动部件，利用自适应等多种智能控制技术，提高了智能阀门定位器的定位精度和抗干扰性

2、能。该定位器具有功耗低、集成度高和运行可靠性好等优点，推动了国产电子式智能阀门定位器产业的发展。关键词：智能阀门定位器压电阀智能控制超功耗可靠性中图分类号：，IHl38．52文献标志码：AA崦嘣：铀∞nvalvepositionerh船becomeoneoftllecriticalequip【nent8inmodemprocesscontrolsygkms．Inordertoenhanceitsco曲dpe—．0肿ance-anewtypeofenti】relyelectmnicintelligentva

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4、ofthep08itionerare舒eadyenh8nced．nispmductfeatureslowpowerconsumption-high1evelofintegration。andreliableoperation，itpmmotes血edeVel叩mentofdomesticelecⅡnnicinteU培entValvep08moners．Keywords：Sman、ra上vepositionerPie趵elec砸cvalveIntemgentcontmlLowpowerco璐啪ptionRe

5、liabnityO引言目前，在对安全防爆具有较高要求的工控领域中，智能型阀门定位器的应用越来越广泛。按照工作原理及实现方式的不同，主流智能型阀门定位器大体上分为喷嘴挡板机电式智能阀门定位器、压电开关式智能阀门定位器和压电比例式智能阀门定位器3大类型。上述产品在工程应用和市场竞争中各具特色。其中，以压电开关式智能阀定位器较为流行¨’2o。北京京仪集团研制的全电子式智能阀门定位器，采用比例式压电阀作为∥P转换和气动放大部件，硬件电路设计突出超低功耗理念，整体布局采用优化设计，降低了硬件电路的电流总消耗。试验证

6、明，在4mA低电流供电且出现10％波动的情况下，硬件电路仍能正常工作，大大提高了定位器工作的可靠性。1总体设计新型全电子式智能阀门定位器的系统由前端与电源、反馈(位移传感器与反馈连杆等)、输出驱动、∥P修改稿收到日期：2010一昕一22。第一作者蔡明，男，1969年生，2005年毕业于北京信息科技大学控制理论与控制工程专业。获硕士学位，工程师；主要从事过程控制仪器、智能仪表等方面的研究。《自动化仪表》第32卷第7期2011年7月转换(压电阀)、人机交互(LcD显示与按键)和报警输出等几部分组成阻4

7、。整个

8、系统结构如图1所示。圈，前端与电源／显示部分／输出与报警篙．慝耀撇骚罱．积粤撇骚位移传感器、反馈连杆掌源气动调节阀＼压电阑图1智能阀门定位器结构图Fig．1Stnlctureoftllesmanvalvepositioner来自上位机的4～20mA(或其他制式信号)电流信号，利用稳压二极管完成，／y转换和一级简单稳压，随后通过DC—Dc线性稳压模块、电荷泵或开关式升压模块，分别产生3V、5V和24V等几组电压，供CPu、外设硬件电路及压电阀驱动电路使用。同时，利用传感器电路，获取与输入电流i呈线性比例关系

9、的电压信号。该信号通过前向数据传输通道送往MsP430微处理器片上A／D端口或外接A／D转换器端口，完成控制信号的采样与数据处理。气动执行机构阀位位移反馈量通过反馈连杆、齿轮组和精密位移式电位器来完成位移一电压变换，并通73国产新型智能阀门定位器的设计蔡明。等过反馈传输通道，完成反馈信号的采样与处理。在cPu中，将控制信号采样值与反馈信号采样值进行比较，再经过一系列复杂的控制算法，产生相应大小的输出控制量。该控制量通过MSP4