一种智能阀门定位器制造技术

本发明专利技术公开了一种智能阀门定位器，其特征在于：包括控制单元，接收阀位设定信号和反馈信号的偏差值，实现高精度的转换、运算和PWM输出功能；阀位采集单元，实时测量被控阀门的阀芯位置；执行单元，由两个压电阀式I/P电器转换单元组成，压电阀由ARM控制器输出PWM控制信号控制开关，实现执行机构气室的进气和排气；被控系统，由气动薄膜执行机构和直行程柱塞阀门组成，气动薄膜执行机构安装在阀门上，气动薄膜执行机构的气室连接两个电压阀；前端输入单元，提供电源和设定信号。本发明专利技术智能阀门定位器能够实现定位器与阀门的分开安装，实现无接触检测磁场，解决输入电路的高负载问题。

【技术实现步骤摘要】
一种智能阀门定位器
本专利技术涉及一种阀门定位器，尤其是一种智能控制的阀门定位器。
技术介绍
阀门定位器，按结构分气动阀门定位器、电气阀门定位器及智能阀门定位器，是调节阀的主要附件，通常与气动调节阀配套使用，它接受调节器的输出信号，然后以它的输出信号去控制气动调节阀，当调节阀动作后，阀杆的位移又通过机械装置反馈到阀门定位器，阀位状况通过电信号传给上位系统。在一些恶劣现场工况环境中，如过高、过低的环境温度，阀门或管道存在强烈的震动，以及现场环境存在强烈辐射、强电磁干扰，智能阀门定位器安装在阀门上是不能很好工作的，寿命也会大大降低。常用各种机械传动机构和接触式电位器作为传感器，所以往往出现磨损、氧化、老化、机械滞后等不良现象，严重影响测量和控制精度。而霍尔传感器，作为一种无接触、线性、高精度传感器，则可以极大地弥补了传统位移检测传感器的不足。由于智能阀门定位器的输入阻抗较高，而且随输入电流的增加而增大，因此对调节信号的带负载能力有较高的要求。而通常情况下,数字调节仪表的输出带负荷能力小于300欧姆，因此在选用智能电气阀门定位器时一定要核对调节器输出控制信号的带负载能力，应大于500欧姆，才能保证大开度时定位器的正常工作。在输入信号回路中设置信号隔离器，可以增加控制信号的带负载能力。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够无接触检测，负载能力高的智能阀门定位器，还提供了智能阀门定位器的控制方法。本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术智能阀门定位器，包括阀位采集单元：位置传感器检测到阀芯的位移，将位移量转化电压信号，位置检测放大电路将电压信号放大，传送到A/D采集板，A/D采集板将电压信号转化为数字信号001，上传到控制单元；前端输入单元：上位机输入的4mA-20mA电流信号通过稳压二级管转换成电压1V-5V，作为电源，供CPU、外设硬件电路及压电阀驱动电路使用；同时电流信号4-25mA经过检流和放大电路，发送到A/D采集板，A/D采集板将电流信号转化为数字信号002，上传到控制单元；控制单元：接收阀位采集单元上传的数字信号001和前端输入单元上传的数字信号002，进行比较，若002的值大于001的值，控制单元向压电阀发送执行信号01;若001的值大于002的值，控制单元向压电阀发送执行信号02；接收来自于执行机构气室内设置的压力传感器的信号，与预设值进行对比，若大于预设值，向报警器发出报警执行信号；采用的是ARM控制器；执行单元：接收执行信号01，升压压电阀Vl打开，输出气源压力P1增大，执行机构气室压力增加使阀门开度增加，减小二者偏差;接收执行信号02，排气压电阀V2打开，通过排气系统排气减小输出气源压力P2，执行机构气室压力减小使阀门开度减小，二者偏差减小；被控系统：由气动薄膜执行机构和直行程柱塞阀门组成，气动薄膜执行机构安装在阀门上，气动薄膜执行机构的气室连接两个电压阀，其中一个连接到气源控制进气，另一个连接到排气系统；在执行机构气室内设置有压力传感器，和控制单元连接。进一步，所述前端输入单元的电源通道和信号通道上分别设置有齐纳安全栅，减小了输入信号回路的输入阻抗，增加输入信号的带负载能力。进一步，所述控制单元上连接有报警器，当接收到控制单元发送的报警执行信号，发出报警信号。进一步，阀位采集单元中所述位置传感器为磁敏传感器，设置于电磁阀的外壁。进一步，所述执行单元由两个压电阀式I/P电器转换单元组成，压电阀由ARM控制器输出PWM控制信号控制开关，实现执行机构气室的进气和排气。一种智能阀门定位器控制方法，包括以下几个步骤：步骤一：接收上位机发送的4mA-20mA电流信号，经过I/V转换，转换为1V-5V电压，供CPU、外设硬件电路及压电阀驱动电路使用；同时该信号经过检流和放大，传输到A/D采集板，上传到控制单元中，作为阀位设定信号；步骤二：由阀杆位置传感器拾取阀门的实际开度信号，通过A/D转换变为数字编码信号；步骤三：实际开度信号转换的数字编码信号与前端输入单元输入(设定)信号的数字编码在CPU中进行对比，计算二者偏差值；步骤四：若偏差值超出定位精度，则CPU输出指令使相应的开/关压电阀动作，即:当设定信号大于阀位反馈时，升压压电阀Vl打开，输出气源压力P1增大，执行机构气室压力增加是阀门开度增加，减小二者偏差;若设定信号小于阀位反馈则排气压电阀V2打开，通过排气系统排气减小输出气源压力P1，执行机构气室压力减小是阀门开度减小，二者偏差减小；通过CPU控制压电阀来调节输出气源压力的大小使输入信号与阀位达到新的平衡。智能阀门定位器的工作原理：将位置传感器测量的阀门的位移量转化为数字编码信号，与上位机输入的电流信号转化的数字编码信号进行比较，计算偏差值，若偏差值超出定位精度，通过压电阀对执行机构气室的气压进行调节，使输入信号与阀位达到新的平衡。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1、测量、控制精度高。阀门位置的检测使用了磁敏传感器，它是一种无接触、线性、高精度传感器，可以克服机械传动机构和接触式电位器作为传感器时出现的磨损、氧化、老化、机械滞后等不良现象，提高测量和控制精度。2、信号的负载能力较高的要求得到解决。在输入信号回路中设置信号隔离器，可以增加控制信号的带负载能力，大于500欧姆，达到定位器的工作要求。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1是本专利技术智能阀门定位器的结构示意图。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。如图1，本专利技术智能阀门定位器，包括阀位采集单元：位置传感器检测到阀芯的位移，将位移量转化电压信号，位置检测放大电路将电压信号放大，传送到A/D采集板，A/D采集板将电压信号转化为数字信号001，上传到控制单元；前端输入单元：上位机输入的4mA-20mA电流信号通过稳压二级管转换成电压1V-5V，作为电源，供CPU、外设硬件电路及压电阀驱动电路使用；同时电流信号4-25mA经过检流和放大电路，发送到A/D采集板，A/D采集板将电流信号转化为数字信号002，上传到控制单元；控制单元：接收阀位采集单元上传的数字信号001和前端输入单元上传的数字信号002，进行比较，若002的值大于001的值，控制单元向压电阀发送执行信号01;若001的值大于002的值，控制单元向压电阀发送执行信号02；接收来自于执行机构气室内设置的压力传感器的信号，与预设值进行对比，若大于预设值，向报警器发出报警执行信号；采用的是ARM控制器；执行单元：接收执行信号01，升压压电阀Vl打开，输出气源压力P1增大，执行机构气室压力增加使阀门开度增加，减小二者偏差;接收执行信号02，排气压电阀V2打开，通过排气系统排气减小输出气源压力P2，执行机构气室压力减小使阀门开度减小，二者偏差减小；被控系统：由气动薄膜执行机构和直行程柱塞阀门组成，气动薄膜执行机构安装在阀门上，气动薄膜执行机构的气室连接两个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能阀门定位器，其特征在于：包括阀位采集单元：位置传感器检测到阀芯的位移，将位移量转化电压信号，位置检测放大电路将电压信号放大，传送到A/D采集板，A/D采集板将电压信号转化为数字信号001，上传到控制单元；前端输入单元：上位机输入的4mA‑20mA电流信号通过稳压二级管转换成电压1V‑5V，作为电源，供CPU、外设硬件电路及压电阀驱动电路使用；同时电流信号4‑25mA经过检流和放大电路，发送到A/D采集板，A/D采集板将电流信号转化为数字信号002，上传到控制单元；控制单元：接收阀位采集单元上传的数字信号001和前端输入单元上传的数字信号002，进行比较，若002的值大于001的值，控制单元向压电阀发送执行信号01; 若001的值大于002的值，控制单元向压电阀发送执行信号02；接收来自于执行机构气室内设置的压力传感器的信号，与预设值进行对比，若大于预设值，向报警器发出报警执行信号；采用的是ARM控制器；执行单元：接收执行信号01，升压压电阀Vl打开，输出气源压力P1增大，执行机构气室压力增加使阀门开度增加，减小二者偏差;接收执行信号02，排气压电阀V2打开，通过排气系统排气减小输出气源压力P2，执行机构气室压力减小使阀门开度减小，二者偏差减小；被控系统：由气动薄膜执行机构和直行程柱塞阀门组成，气动薄膜执行机构安装在阀门上，气动薄膜执行机构的气室连接两个电压阀，其中一个连接到气源控制进气，另一个连接到排气系统；在执行机构气室内设置有压力传感器，和控制单元连接。...

【技术特征摘要】
1.一种智能阀门定位器，其特征在于：包括阀位采集单元：位置传感器检测到阀芯的位移，将位移量转化电压信号，位置检测放大电路将电压信号放大，传送到A/D采集板，A/D采集板将电压信号转化为数字信号001，上传到控制单元；前端输入单元：上位机输入的4mA-20mA电流信号通过稳压二级管转换成电压1V-5V，作为电源，供CPU、外设硬件电路及压电阀驱动电路使用；同时电流信号4-25mA经过检流和放大电路，发送到A/D采集板，A/D采集板将电流信号转化为数字信号002，上传到控制单元；控制单元：接收阀位采集单元上传的数字信号001和前端输入单元上传的数字信号002，进行比较，若002的值大于001的值，控制单元向压电阀发送执行信号01;若001的值大于002的值，控制单元向压电阀发送执行信号02；接收来自于执行机构气室内设置的压力传感器的信号，与预设值进行对比，若大于预设值，向报警器发出报警执行信号；采用的是ARM控制器；执行单元：接收执行信号01，升压压电阀Vl打开，输出气源压力P1增大，执行机构气室压力增加使阀门开度增加，减小二者偏差;接收执行信号02，排气压电阀V2打开，通过排气系统排气减小输出气源压力P2，执行机构气室压力减小使阀门开度减小，二者偏差减小；被控系统：由气动薄膜执行机构和直行程柱塞阀门组成，气动薄膜执行机构安装在阀门上，气动薄膜执行机构的气室连接两个电压阀，其中一个连接到气源控制进气，另一个连接到排气系统；在执行机构气室内设置有压力传感器，和控制单元连接。2.根据权利要求1所述一种智能阀门定位器，其特征在于：所述前端输入单元的电源通道和信号通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢晔，
申请(专利权)人：成都九十度工业产品设计有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51