單片機控制系統在閥門(mén)定位器中的應用

1、系統工作原理

　　閥門(mén)定位器的控制系統采用的是89C51為核心的單片機控制系統,它接收來(lái)自調節器的設定閥門(mén)開(kāi)度的電流信號(4～20mA) ,用這個(gè)信號與從調節閥閥桿反饋回來(lái)的實(shí)際開(kāi)度信號進(jìn)行比較,如果 微處理器得到一個(gè)偏差信號,就利用這個(gè)信號去控制壓電閥,使一定量的壓縮空氣經(jīng)過(guò)壓電閥進(jìn)入到調節閥的執行機構的氣室,推動(dòng)閥芯的移動(dòng)或轉動(dòng), 從而達到閥芯的準確定位。

2、系統的基本組成

　　本系統采用89C51單片機, A/D轉換芯片ADC0808 ,可編程的鍵盤(pán)、顯示接口芯片8279 ,兼有看門(mén)狗功能、電源電壓監測和EEPROM 功能的 X25045 芯片以及標準RS2232 接口轉換芯片 MAX232 組成基本系統。

3、A/D轉換電路

　　由于閥芯的移動(dòng)速度很慢,即通過(guò)閥位反饋桿帶動(dòng)電位器的動(dòng)觸點(diǎn)輸出的信號是緩變信號,它相對于A(yíng)DC0808 的100 μs 的模數轉換時(shí)間來(lái)說(shuō),已相當慢,所以我們在前向通道中無(wú)需設置采樣/ 保持器。為了消除現場(chǎng)的電磁及噪聲的干擾,我們采用數字濾波程序來(lái)消除采樣系統中由于干擾造成的誤差。這將在后面的程序設計中談到。

4、電源監測電路及RS2232 接口轉換電路

　　圖2中的X25045是一種新型的“看門(mén)狗”和 EEPROM 存儲芯片,它兼有電壓監測、“看門(mén)狗”定時(shí)器和EEPROM 三種功能。X25045還為89C51提供上電復位,當程序紊亂或電壓失常時(shí)啟動(dòng)內部的“看門(mén)狗”電路以強制單片機復位,使程序從頭開(kāi)始執行。X25045 內置的512 字節EEPROM 存儲單元,可隨時(shí)保存各種重要數據,這使系統斷電后重要數據不會(huì )丟失。

5、調節閥開(kāi)度顯示的設計

　　通過(guò)公式(1) ,我們可以為閥門(mén)定位器的電位器在現場(chǎng)與閥芯反饋桿的連接帶來(lái)方便。因為電位器的最大行程距離與閥芯的最大行程距離是不可能相同的,而我們要通過(guò)改變機械結構使閥芯的最大行程與電位器的最大行程完全匹配是相當困難的,所以可以根據實(shí)際安裝時(shí)候閥芯的最大行程的X1 來(lái)替換默認的H 值,用最小行程時(shí)候的X2 來(lái)替換默認的h 值。這樣就可以在閥芯的最大行程距離小于且接近電位器的最大行程距離的條件下,無(wú)論閥芯的最大行程距離是多少,都可以準確地測出閥芯的開(kāi)度。

6、結束語(yǔ)

　　相對原來(lái)的機械力平衡式或位移平衡式閥門(mén)定位器,單片機控制系統應用到閥門(mén)定位器中將顯著(zhù)提高定位器的控制精度,而且不需更換零部件,而只通過(guò)按鍵就能輕易地改變調節閥的流量特性以及行程。同時(shí)相對機械力平衡式或位移平衡式閥門(mén)定位器在工作中通過(guò)噴嘴排放空氣來(lái)達到調節進(jìn)入執行機構氣室的氣壓,單片機控制的閥門(mén)定位器將節省大量的壓縮空氣。

　　此外,通過(guò)MAX232不僅可以實(shí)現單片機控制系統與PC 之間的通信,而且借助PC 還可對現場(chǎng)的數據進(jìn)行更為復雜的處理,使該定位器的使用范圍得以擴大。