智能阀门控制器的研究

摘要：

近年来阀门电动装置逐渐取代机械执行机构，成为一个不可或缺的执行单元在工业控制系统中.本文首先对阀门电动装置研究的现状及趋势做了介绍。结合智能电动执行机构的特殊要求，对智能执行机构各个部分进行了设计和开发，该系统低功耗、耐高温、能长时间稳定运行在高温和恶劣的井下环境。

【关键词】电动阀门 执行机构 智能 井下环境

引言

近年来，在智能仪器仪表的领域重点发展的技术是数据通信、智能现场设备和开放系统。电动执行机构的实用阶段是控制系统的双向、全数字化、多站通信的发展、现场总线等。智能电动执行机构近些年发展比较迅速。我们分析了国内和国外的产品，我国电动执行结构还存在很多问题，控制精度较低、结构不合理、稳定性差等等，使得产品跟不上社会的步伐。国外的产品虽好，但是价格就非常的贵，售后的服务也不是很好。所以开发一套符合我们使用习惯的新型智能电动阀门执行机构的产品是十分有意义的。

1.总体设计方案

智能电动执行机构是一个复杂的系统，它是集机、电、仪一体的机电一体化系统。设计之初，要完成总体设计，总设的原则是简单实用、操作方便、安全可靠、技术先进。这一主题的原则的优点在国内外同类产品的基础上争取一个突破和创新，智能电动执行机构的设计工作原理框智能电动执行机构作为一种常规的仪器，它具有控制、检测等功能，系统由控制、通信、显示、保护等构成、我们把它分为两个部分：执行部分和控制部分；执行部分主要是电动机、传感器、各种部分等组成。控制部分主要由PLC、马达、接触器等组成；通过图1可以看出，智能阀门控制是闭环控制，控制电机的运行主要由反馈信号和设置信号，控制精度较高。

2.系统硬件设计

2.1设计原则

2.1.1模块化的原则

模块化的设计，基本设计思想是系统自上向下设计，把系统分为各个子系统，分别进行设计。这样进行设计，方便检查缺陷和简化设计工作。模块化设计系统为未来设计带来极大的便利，良好的模块设计可以使系统变成各个模块的组合。

2.1.2标准化的原则

标准化包括两个方面：自定义标准和法定的标准，标准化的设计可以为今后的设计工作带来极大的便利。

2.1.3复用的原则

在硬件的设计中，尽量采用模块化的设计，在以后的设计中可以使用，尽量减少错误。一般来说，要更新一个系统，其实就是改变其核心硬件的设计，就可以更新产品。系统的前期采用模块化的设计，可以使产品的后续开发节省时间和成本。

2.2电机的驱动设计

交流接触器的使用有很多优点，如寿命长、宽电压等。采用LC1-D18施耐德公司的产品用于电机控制

其控制原理图如图2所示：正转，正转按钮SBF关闭接触器KMF 电动关闭，然后电动机M正转；同理，逆转，SBR反向按钮关闭，换向接触器KMR电动关闭，所以电机M反转。为了防止KMF和KMR导通的同时，在电源电路、串联电路中KMR 、KMF联锁控制。

3.系统软件设计

根据阀门控制系统响应快和自动化程度高的特点，符合嵌入式系统的应用，硬件和软件组成嵌入式系统，两者互相配合，使系统工作。任何一部分出现故障，系统都不能正常工作，软件作为系统的两大组件之一，扮演者重要的角色在系统中。

3.1嵌入式系统特点

嵌入式系统一般具有4个优点：1）支持多任务的处理，较短的中断响应时间，程序简洁有效；2）模块化设计，存储保护功能；3）具有可扩展的处理器结构；4）系统具有较低的功耗；

嵌入式系统与通用型计算机系统相比有以下几个特点：1）大多数嵌入式系统的系统设计是为一个特定的用户群；2）硬件和软件在嵌入式系统中的设计是高效的；3）嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，具有较长的生命周期；4）嵌入式系统是将计算机技术、电子技术和、导体技术结和应用结合的产品，是一个高度分散、不断创新的系统；

3.2嵌入式软件

（1）系统需求分析：根据用户的需求，软硬件功能划分；

（2）软件需求分析：算法和各个程序模块的划分；

（3）设计：系统架构、数据结构、算法描述，流程和接口等进行详细的描述，各个模块描述；

（4）编码：应用合适的语言，编写程序代码；

（5）测试及维护：测试程序的缺陷进行修改完善，并对软件进行维护；

4.结论

经过不断对智能电动执行机构进行研究，通过不断学习和创新，大量的调查和研究工作。初步完成智能阀门控制器的设计，最终目标应用智能阀门控制器在工业的领域。发展的过程必然接受检验在实践中，不断发现不足之处，提出新的要求，逐步向工业化的道路前进；

参考文献：

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作者简介：

罗丽宾（1976.7-），女，单位：平顶山市工业学校，研究方向：机电、电子。