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课程设计说明书
阀门定位控制系统设计
学生学号
学生姓名
学院名称
工程学院
专业名称
电气工程及其自动化
指导教师
2011年
7月
4日
摘要
在现代工业自动化控制中,工业过程控制的质量很大程度上取决于过程控制仪表性能的高低。气动调节阀是工业过程控制的重要调节机构,本文研究的智能阀门定位器是气动调节阀的核心附件,它能够显著改善阀门的动态特性,提高阀门的响应速度、定位精度以及控制灵活性。阀门定位器从二十世纪中期产生至今,。
1 .根据目前国内、外对智能阀门定位器的研究,通过深入分析典型智能阀门定位器的结构,工作原理及其实现的功能,制定了以LPC2290为定位器核心的硬件系统方案,并预测了所设计的定位器硬件系统达到的性能指标。
。根据所制定的定位器硬件系统设计方案,在数学建模的基础上详细分析了所设计的智能阀门定位器硬件系统主要模块的动、静态特性、工作原理及其对定位器控制系统的作用和影响。
关键词: 智能阀门定位器;系统硬件特性;LPC2290;电路设计
目录
第一章电动阀门主要概述 1
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第二章阀门智能控制器的总体设计方案 6
硬件系统整体设计方案及性能指标 6
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第三章软件电路设计 9
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第四章阀门控制器硬件电路设计 13
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参考文献 28
第一章电动阀门主要概述
五十多年前,工业生产中控制回路都是气体驱动的,变送器、调节器和执行单元(如调节阀)被连接在一起并通过一个3-15psi(1个标准大气压=)的气动信号相互通讯,这个信号同时也是驱动执行机构动作的动力源睁7。。在大多数情况下,此种装置的操作仍是正确的,但在一些特殊情况下,例如阀的位置反应或改变速度太慢;较大尺寸的阀,需要较大的执行机构时,使用此种低气压信号很难达到预期的控制效果和控制目的。这些问题的产生直接导致了阀门定位器的问世。阀门定位器从产生至今,经历了不同的发展阶段。二十世纪四十年代最早出现了气动阀门定位器,它在调节器输出和阀门位置之间扮演容量调节器、信号放大器和关系控制器的角色,最早的气动阀门定位器是利用力平衡原理制造的完全气动阀门定位器,其结构原理如图1-1所示
阀
门
定
位
器
执
行
器
气源
图1-1 气动阀门定位器结构简图
作为驱动阀门或风门的一种主要装置阀门电动装置经过多年的发展, 已经成为控制可靠, 操作简单, 维护方便的高性能产品。随着现代科学技术的飞速发展, 许多新技术和新材料的应用, 各种高品质高性能的阀门或风门等设备的不断出现, 要求与其所匹配的各种控制装置也应不断改进。
当调节器来的控制信号Pi增大时,波纹管1就相应伸长,并推动挡板2以反馈凸轮5为支点作逆时针偏转,于是挡板2就靠近喷嘴3,使喷嘴背压升高。此背压经放大器4放大后,输出压力迅速上升并送入气动调节阀的膜头8,使阀杆7向下移动,带动反馈杆6和反馈凸轮5绕支点O顺时针偏转,反馈凸轮5的偏转使挡板以波纹管1为支点作逆时针方向偏转,于是挡板2离开喷嘴3,使输出压力下降,即阀杆7向下移动引起的效果是负反馈作用。此时,一定的信号压力就对应于一定的阀门位置pJ。这种机械传动式的阀门定位器在使用过程中易磨损,精度难以保证;在安装调试时要反复调节一系列弹簧、螺钉以达到力平衡,过程复杂;控制不够灵活,不能方便地配合不同行程的阀门,也难以提供多种作用特性和流量特性。但这种结构多年来,一直在气动阀门定位器产品中占主导地位。目前,在国内这种阀门定位器还在大量