【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及智能阀门定位器，特别是涉及基于hart通信的隔离防爆型智能阀门定位器控制系统。
技术介绍
1、智能阀门定位器是一种基于微处理器技术的智能过程控制仪表，它采用数字化技术进行数据处理、决策生成和双向通信。与传统的阀门定位器相比，智能阀门定位器具有更高的自动化和智能化水平，广泛应用于各种工业自动化控制系统中。
2、智能阀门定位器的内部集成了微处理器、传感器等电子设备，可以在调节过程中实时进行计算和控制，其接受4-20ma的标准电流信号，即为系统提供电源，也作为阀位设定信号，阀门定位器会根据这一信号来调节气动执行机构内的气压，气压的变化会带动阀杆的变化，从而达到控制阀位的效果。智能阀门定位器还采用了离散控制方式，其输出信号是数字信号，通常送压电阀组，通过压电阀组的开关来调节送控制气动执行机构内的气压。这种控制方式使得控制阀开度在采样间隔内保持不变，运行过程中呈现阶梯形变化。
3、智能阀门定位器要实现其阀位控制能力时，从上位机获取阀位设定信号，从气动执行机构获取阀位实际值，根据差值控制气室压力以使阀位到达目标位置，其使用一整套可靠的控制系统来完成控制。
4、现有的智能阀门定位器控制系统包括：主控器、电源模块、信号采集模块、阀位采集模块、输出模块和交互模块。电源模块为主控器及其他模块供电；信号采集模块将对应阀位设定值的电流信号转为电压信号，给主控器；阀位采集模块将对应阀位实际值的电压变化，给主控器；主控器根据阀位设定值和实际值的差值进行运算，将相应的控制信号给到输出模块；输出模块对阀门气室进
5、该系统中阀门的具体控制方案由控制算法生成，例如pid控制算法，pid控制算法把输出结果引入回到输入端作为反馈信号形成控制闭环，要使阀位的控制结构更准确，算法运用时需要合适的参数才能发挥其控制效果，实际运用时就需要不断的调配参数。现有技术中，可以根据人工经验去调配算法参数，也有通过粒子群算法优化pid算法来达到更好的控制效果，前者增加了操作的复杂性，也影响阀门控制的稳定性，后者对算力的要求更高。无论是那种控制算法，都趋向于提高阀位调节的响应时间并减小调节过程中的震荡情况。现有技术都是根据既定的控制算法进行调节，无法在调节过程中对阀门的运动进行实时预测和微调，其控制效果无法达到最优，影响阀门调节的响应速度和震荡情况的控制。因此，需要对现有技术进行改进。
技术实现思路
1、本专利技术提供基于hart通信的隔离防爆型智能阀门定位器控制系统，用以解决上述问题。
2、本专利技术采用的一个技术方案是：提供基于hart通信的隔离防爆型智能阀门定位器控制系统，包括：主控器、电源模块、信号采集模块、阀位采集模块、压力采集模块、输出模块、hart通信模块和交互模块；
3、电源模块，为主控器及其他模块供电；
4、信号采集模块，将电流信号转为电压信号输入主控器；
5、阀位采集模块，将阀杆位移的角度变化转化成电压变化输入主控器；
6、压力采集模块，将气源气室压力转为电压信号输入主控器；
7、输出模块，根据主控器的控制方案对阀门气室充气或者放气；
8、hart通信模块，用于主控器与上位机交互；
9、交互模块，提供手动按键控制阀门开度的功能并显示运行状态；
10、主控器，通过协调其他模块实现自整定功能、信号转换功能、阀位控制功能、预测分析功能、反馈控制功能和通信功能，其中，预测分析功能利用历史数据建立预测模型并采集阀位调节过程中的实时数据预测阀门运动趋势，反馈控制功能在判断阀门即将过度打开或者关闭时对控制信号进行微调来减小震荡。
11、进一步的，所述历史数据指的是在控制系统测试阶段记录的阀位调节过程中的阀位实际值、气源压力值和气室压力值的变化，以及对应本次阀位调节的阀位设定值；
12、根据历史数据建立预测模型的步骤：比较气源压力值和气室压力值获得对应的阀门调节速度，利用神经网络算法构建阀位设定值、阀位实际值、气源压力值、气室压力值和阀门调节速度的预测模型；
13、所述实时数据指的是在控制系统实际运行阶段出现阀位调节时实时的阀位设定值、阀位实际值、气源压力值和气室压力值；
14、根据实时数据预测阀门运动趋势的方法：将阀位设定值、阀位实际值、气源压力值和气室压力值输入预测模型，获得阀门的预测调节速度。
15、进一步的，对控制信号进行微调的方法：根据预测调节速度和实际调节速度的差，计算出需要调整的控制信号的大小，然后对控制信号进行调整；
16、当预测调节速度小于实际调节速度时，阀门即将过度打开或者关闭，通过微调控制信号使阀门的实际调节速度下降来减小震荡。
17、本专利技术基于hart通信的隔离防爆型智能阀门定位器控制系统的有益效果是：
18、1、为控制系统建立压力采集模块，压力采集模块将气源气室压力转为电压信号输入主控器，由主控器记录并形成历史数据、建立预测模型，控制系统运行时，可据此判断阀门运动趋势并通过对控制信号微调来减少阀门调节过程中的震荡情况。
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1.基于HART通信的隔离防爆型智能阀门定位器控制系统，其特征在于，包括：主控器、电源模块、信号采集模块、阀位采集模块、压力采集模块、输出模块、HART通信模块和交互模块；
2.根据权利要求1所述的基于HART通信的隔离防爆型智能阀门定位器控制系统，其特征在于，所述历史数据指的是在控制系统测试阶段记录的阀位调节过程中的阀位实际值、气源压力值和气室压力值的变化，以及对应本次阀位调节的阀位设定值；
3.根据权利要求1所述的基于HART通信的隔离防爆型智能阀门定位器控制系统，其特征在于，对控制信号进行微调的方法：根据预测调节速度和实际调节速度的差，计算出需要调整的控制信号的大小，然后对控制信号进行调整；
【技术特征摘要】
1.基于hart通信的隔离防爆型智能阀门定位器控制系统，其特征在于，包括：主控器、电源模块、信号采集模块、阀位采集模块、压力采集模块、输出模块、hart通信模块和交互模块；
2.根据权利要求1所述的基于hart通信的隔离防爆型智能阀门定位器控制系统，其特征在于，所述历史数据指的是在控制系统测试阶段记录...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐卫东，徐志龙，钱志航，龚嘉盛，
申请(专利权)人：常熟市惠尔石化仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：
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