| 一種高精度、快速電動(dòng)調節閥門(mén)控制器的設計與應用 | |
| 來(lái)源：哲成閥門(mén) 作者：wap.bazhentang8.com 發(fā)布時(shí)間：2019-5-21 閱讀：次 | |
| 0引言 某些特定系統要求電動(dòng)調節閥正常情況卜全開(kāi)至全關(guān)單行程(30 mm)的動(dòng)作時(shí)問(wèn)小大于8s，且在接到外部流量信號時(shí)，除了能自動(dòng)調節閥桿控制流量外，還要有快速關(guān)閉功能(一般電動(dòng)機構實(shí)現小了此項功能)。與對普通電動(dòng)閥的要求相比，對此類(lèi)電動(dòng)閥的要求(技術(shù)、功能、流量特性、材料等各方面)大大提高了。此類(lèi)電動(dòng)閥主要由電動(dòng)執行機構和閥門(mén)2部分組成，電動(dòng)執行機構的核心為控制器。 1總體方案設計 系統整體設計圖如圖1所示。電動(dòng)閥門(mén)執行機構采用單相AC 220 V/50 Hz供電，同時(shí)給電機和控制器提供電源。電機為特殊定制電機，具有啟動(dòng)扭矩大等特點(diǎn)。控制器控制1組固態(tài)繼電器通斷來(lái)控制電機正反轉，以此實(shí)現閥門(mén)開(kāi)關(guān)。電源濾波模塊為控制器提供所需的電源，同時(shí)可以消除來(lái)自外部的干擾。控制器的核心為MCU主芯片，負責處理接收到的外部傳感器信號、與外部設備通信，所有與外部連接電路中問(wèn)均設有隔離保護電路。閥位檢測模塊提供準確的閥位信息給控制器，為執行機構的控制精度提供了保障。人機接口模塊包含OLED顯示屏，就地控制按鍵具有友好的參數顯示及設置界面。控制器與外部的通信方式包括RS-485, CAN等。
圖1 系統整體設計圖 外部控制系統發(fā)出4mA~20mA控制信號，電動(dòng)閥的控制器接受到外部控制信號后即開(kāi)始驅動(dòng)閥桿動(dòng)作，當閥芯運動(dòng)到目標值時(shí)，電動(dòng)閥的控制器會(huì )根據行程傳感器實(shí)時(shí)測量的位置信號值停比電機運行，最后準確對閥芯進(jìn)行定位(精度<1%)。外部控制系統的流量計可以實(shí)時(shí)檢測流量，如果流量與設定值的差值超過(guò)誤差值，外部控制系統會(huì )發(fā)出控制信號，對電動(dòng)閥進(jìn)行位置修正。當外部控制系統發(fā)出小于等于4mA的控制信號時(shí)，電動(dòng)驅動(dòng)裝置會(huì )迅速將閥門(mén)關(guān)閉，驅動(dòng)裝置本身的機械鎖緊機構可以鎖緊閥門(mén)的關(guān)閉位置。
圖2 控制器硬件結構圖 2.1核心控制模塊設計
圖3 閥位檢測接口電路圖 2.3模擬量輸入模塊設計
圖4 4mA~20 mA模擬量輸入電路圖 該驅動(dòng)電流同時(shí)向定時(shí)電容C8充電，多諧振蕩器的振蕩頻率(輸出頻率)與這個(gè)充電電流成正比。輸出頻率由Y; , Rll和C8以及最大輸入電壓y ma二共同確定，其關(guān)系為
3 軟件設計
圖5 軟件設計框架圖 系統啟動(dòng)之后，執行初始化程序，對STM32的時(shí)鐘源、OLED顯示屏、I/O引腳、外部通信及各個(gè)硬件進(jìn)行初始化。初始化完成后，從外部FLASH芯片中讀取設定好的參數信息，運行初始化線(xiàn)程，對系統的時(shí)鐘、I/O引腳、外設等進(jìn)行初始化。接著(zhù)讀取外部FLASH芯片，獲取芯片內部保存的參數信息。根據面板上的按鍵選擇工作模式。在就地模式卜，根據就地按鍵信號調用電機控制模塊對電機進(jìn)行控制;在遠程模式下，根據遠程模擬量信號或外部通信信號來(lái)調用電機控制模塊來(lái)控制電機運動(dòng);在設置模式下，調用人機交互模塊進(jìn)行參數設置或瀏覽。在就地模式和遠程模式下，程序小斷地調用故障檢測模塊進(jìn)行故障檢測，一但出現信號超限、信號中斷、過(guò)載等外部故障，程序立刻停比執行電機控制程序并對外發(fā)出報警信號，直到外部故障解除并重新獲得啟動(dòng)信號。軟件設計簡(jiǎn)要流程圖如圖6所示。
圖6 軟件設計簡(jiǎn)要流程圖 為了保證針對小同的設備機械結構控制精度都保持在1%范圍之內，本控制器實(shí)現了一種參數自整定功能，即:可以測定小同設備的補償量，計算整定值并保存在Flash芯片中，在電機控程序中進(jìn)行調用。參數自整定程序流程圖如圖7所示。
圖7 參數自整定程序流程圖 4 結束語(yǔ) 本控制器在設計中選擇了高性能、低成本的芯片，圍繞芯片設計出可靠的硬件電路，開(kāi)發(fā)出專(zhuān)業(yè)的程序。本控制器具有友好的人機界面，通過(guò)與外圍設備的完美配合實(shí)現了對電動(dòng)閥高精度、快速的智能化控制。 |
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| 本文Tag：調節閥、電動(dòng)調節閥、控制閥 | |
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