一种新型调节阀控制系统的设计-中国电气传动网欢迎您光临！hhqf.docx

《一种新型调节阀控制系统的设计-中国电气传动网欢迎您光临！hhqf.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种新型调节阀控制系统的设计-中国电气传动网欢迎您光临！hhqf.docx（8页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、一种新型型调节阀阀控制系系统的设设计刘春雨 韩伟伟实 曾和荣荣哈尔滨工工程大学学 摘要：设设计了一一种新型型调节阀阀的控制制系统。简简述了该该控制系系统的组组成及工工作原理理，并对对该系统统的硬件件及软件件进行了了设计。该该系统具具有成本本低、控控制精度度高、抗抗干扰性性强等优优点，可可以使该该种调节节阀能方方便地实实现智能能和远程程控制。关键词：控制系系统 调节阀阀 设设计Desiign forr Conttroll Systtem of aNew Adjuustiing ValvveLiu Chuunyuu HHan WeiishiiZenng HHeroongAbsttracct：Con

2、ntrool ssysttem of a nnew adjjusttingg vaalvee iss deesiggnedd. CCompposiing eleemennts andd woorkiing priinciiplee off thhe cconttroll syysteem aare preesenntedd, hharddwarre aand sofftwaare of thee syysteem aare dessignned. Thhe cconttroll syysteem, whiich eassilyy reealiizess inntellliggentt annd

3、 llongg-raangee coontrrol forr thhe nnew adjjusttingg vaalvee, hhas advvanttagee off loow ccostt, cconttroll acccurracyy hiigh, innterrferrencce rrejeectiion strrongg.Keywwordds：conntrool ssysttemaadjuustiing vallve deesiggn81 引引言目前，调调节阀门门大多采采用通用用的气动动、电动动的驱动动方式，驱驱动机构构复杂、功功率消耗耗大、自自动控制制困难。随随着大型型成套设设备的

4、发发展，系系统参数数提高，管管道内输输送的流流量增加加，对调调节阀门门的控制制提出了了新的要要求。本本文提供供的新型型调节阀阀门因采采用独特特的节流流管伺服服调控和和自能源源驱动措措施，从从而完全全改变了了普通阀阀门的驱驱动方式式。因此此可用简简单、小小型的控控制机构构替代目目前普遍遍应用在在调节阀阀上的复复杂、大大型的阀阀门驱动动装置。在工业自自动控制制领域中中，利用用单片机机技术来来实现自自动控制制非常普普遍11，本本文设计计的控制制系统就就是基于于89CC51为为中心的的单片机机控制系系统。在在本系统统中，利利用单片片机的串串行通讯讯接口，实实现了单单片机和和计算机机的通讯讯。通过过这样

5、的的设计处处理，使使得本调调节阀能能方便地地实现智智能和远远程控制制。2 控控制系统统的组成成及工作作原理根据系统统的控制制要求并并结合现现场的工工艺要求求，控制制系统既既要符合合现场工工艺要求求、工作作可靠、操操作方便便，又要要有最小小的开发发支出。由由于本调调节阀自自身的低低驱动力力矩和良良好的密密封性能能，本方方案决定定选用AATMEEL公司司的MCCS-551单片片机为中中央控制制器，增增加必要要的扩展展，形成成控制系系统，如如图1所所示。图1 控制系系统框图图系统工作作时，首首先由传传感器检检测出阀阀杆的当当前位置置即位移移值，经经A/DD转换后后，将数数字量送送入单片片机中，单单片

6、机再再经过转转换后实实时把当当前位移移值显示示出来。这这时，可可以根据据显示结结果而输输入控制制量，然然后单片片机依据据输入值值而做出出相应的的反应。阀阀杆的位位移值到到达上限限值或下下限值时时，则报报警并使使指示灯灯亮，此此时，手手动操作作员应调调整位移移量而使使阀门的的开口度度达到正正常的工工作状态态，单片片机依据据该位移移量的大大小发出出控制指指令，控控制其相相应的执执行机构构，从而而完成阀阀门开口口度的调调整。3 控控制系统统硬件设设计3.1 执行行电机的的选择作为控制制系统的的执行元元件，对对执行电电机的要要求如下下：1）满足足负载运运动的要要求，即即提供足足够的力力矩和功功率，使使

7、负载达达到要求求的运动动性能；2）能很很快地正正反转，能能快速起起动和停停止，保保证系统统的快速速运动；3）有较较宽的调调速范围围；4）电机机本身的的功率消消耗小，体体积小，重重量轻。因此，我我们选用用步进电电动机作作为执行行机构。步步进电动动机是将将一种数数字式脉脉冲信号号转换机机械角位位移(线线位移)的机电电元件 2。它的的机械位位移与输输入的数数字脉冲冲信号有有严格的的对应关关系，即即一个脉脉冲信号号可使步步进电动动机前进进一步。作作为近代代数字控控制系统统的最佳佳选择，它它是一种种比较理理想的执执行元件件。根据本系系统负载载、步距距角等要要求选择择步进电电动机775BFF0033。表1

8、 75BBF0003型步步进电动动机参数数额定电压/V静态电流/A步距角/（）最大静态态转矩/NNm相数3041.50.88833.2 主机机芯片及及接口的的选择通讯接口口电路如如图2所所示。主主机芯片片为MCCS-551系列列的87751芯芯片，两两片744LS3373用用作地址址锁存，一一片28864AA用作程程序存储储器EEEPROOM，一一片744LS1138译译码器产产生三位位数码管管的位驱驱动信号号，A/D转换换器用008099芯片，一一片744LS002芯片片产生AADC008099的读、写写片选信信号，一一片74414产产生ADDC08809转转换结束束的中断断信号。图2 通讯

9、接接口电路路框图在单片机机测控系系统中，数数据通讯讯主要采采用异步步串行通通讯方式式。而在在设计通通讯接口口时，必必须根据据需要选选择标准准接口。对对于本系系统而言言，采用用EIAA RSS-2332C标标准接口口，EIIA RRS-2232CC是美国国电子工工业协会会正式公公布的串串行总线线标准，用用来实现现单片机机和计算算机之间间的数据据通讯3。构构成RSS-2332C标标准接口口的硬件件有多种种，如MMAX2232、IINS882500、INNTELL82551A及及Z800-SIIO等通通讯接口口芯片，通通过编程程可使其其满足RRS-2232CC通讯接接口的要要求，对对于本系系统来说说

10、，选用用MAXX2322来实现现串行口口通讯。MMAX2232的的主要作作用是实实现TTTL电平平和2332电平平之间的的转换。3.3 数据据采集系系统设计计本系统中中的传感感器选用用德国的的巴鲁夫夫线位移移传感器器，它可可以把位位置信号号转换成成电流信信号来求求得阀杆杆的位移移量。数数据采集集电路由由ADCC08009、774LSS02、774LSS3733和87751的的P0口而构构成，它它能同时时采集88路模拟拟信号，而而本系统统只使用用两路。在在这里是是将ADDC08809作作为一个个外部扩扩展的并并行I/O口，直直接由887511的P20和脉冲进进行启动动，因而而其端口口地址为为7F

11、FF8H，模模拟量输输入通道道选择端端A、BB、C分分别与887511的P0.00、P0.11及P0.22直接相相连，CCLK由由87551的AALE提提供。3.4 LEED动态态显示电电路设计计LED动动态显示示原理图图如图33所示。由由于本系系统属于于多位LLED显显示，为为了简化化硬件电电路，将将所有位位的段选选线相应应地并联联在一起起，由一一个或两两个8位位I/OO控制，形形成段选选线的多多路复用用。而各各位的共共阳极或或共阴极极分别由由相应的的I/OO口控制制，实现现各位的的分时选选通。其其中段选选线占用用一个88位I/O口，而而位选线线占用一一个3位位I/OO口。图3 LEDD动态

12、显显示原理理图4 控控制系统统软件设设计4.1 单片片机软件件设计本控制系系统是以以单片机机为中心心的控制制系统，单单片机结结合一定定的外围围电路完完成系统统数据采采集、输输出控制制信号、串串行通讯讯以及实实时显示示等功能能，它是是一个完完整的智智能控制制元件。图图4为主主程序流流程图，此此图表明明了整个个过程的的控制思思想。由步进电电动机的的工作原原理可知知，步进进电动机机是在一一定顺序序的电脉脉冲控制制下运转转的。在在本系统统中，三三相步进进电动机机的通电电方式为为三相六六拍通电电方式。步步进电动动机要正正常运转转，必须须正确地地分配各各相控制制脉冲，使使各相绕绕组按规规定的顺顺序轮流流通

13、电。控控制脉冲冲的分配配可以由由硬件来来完成，也也可由软软件来完完成，在在本系统统中采用用软件方方式来完完成。因因为用软软件完成成控制脉脉冲的分分配具有有灵活方方便、适适应性广广等特点点，此外外还可以以省去硬硬件开销销。在本本系统中中，我们们用P1.33，P1.55，P1.66 3位位分别输输出控制制脉冲，根根据P1.33，P1.55，P1.66口输出出控制信信号的状状态，即即可实现现对步进进电动机机的正反反转控制制。图4 主程序序流程图图4.2 RSS-2332模块块通讯设设计本系统的的上位机机通讯主主要是利利用Viisuaal CC+来来完成的的。首先先，根据据单片机机和RSS-2332的

14、通通讯协议议，即选选择串行行口、波波特率选选择、打打开串口口和关闭闭串口，设设计了串串口设置置对话框框；其次次，根据据上位机机和单片片机之间间的通讯讯要求，即即上位机机能接收收单片机机实时上上传的阀阀杆当前前位置以以及上位位机能发发出控制制信号给给单片机机，设计计了串口口操作对对话框。图5 串口通通讯对话话框5 结结论本文针对对一种新新型调节节阀，设设计出了了以899C511单片机机为中心心的控制制系统，其其特点主主要表现现如下。1）由于于本控制制系统选选用步进进电动机机作为执执行机构构，使得得本控制制系统的的体积和和重量都都大大减减小，从从而极大大地降低低了控制制系统的的成本和和系统工工作时

15、的的噪音。2）在本本系统中中，利用用单片机机的串行行通讯接接口，实实现了单单片机和和计算机机的通讯讯，使得得本调节节阀能方方便地实实现远程程控制。3）整个个系统采采用闭环环控制，在在需要时时也可以以实现开开环控制制，利用用一个位位移传感感器实时时检测出出阀杆的的当前位位置，从从而反馈馈给单片片机以指指导控制制程序发发出正确确的控制制指令。特特别是本本系统使使用脉冲冲控制(PWMM)，这这样可以以达到较较好的控控制精度度并且提提高了系系统的抗抗干扰能能力。对于本控控制系统统，由于于采用步步进电动动机作恒恒速控制制，而步步进电动动机在高高频工作作、瞬间间开启和和瞬间关关闭时，可可能会产产生失步步和超调调，这样样会对控控制带来来系统误误差。针针对这个个问题，可可以采用用变速控控制来消消除，从从而进一一步提高高控制精精度。参考文献献1 曹承承志.微微型计算算机控制制新技术术M.北京京：机械械工业出出版社, 20001：172 刘宝宝廷，程程树康.步进电电动机及及其驱动动控制系系统MM.哈哈尔滨: 哈尔尔滨工业业大学出出版社，119977：255426443 李华华，孙晓晓明.MMCS-51系系列单片片机实用用接口技技术MM.北北京：北北京航空空航天大大学出版版社.119933：50005055