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技術文章
氣動調節(jié)閥執(zhí)行機構到底是如何工作的
點擊次數：474 發(fā)布時間：2013-2-26
hbzhan內容導讀：氣動調節(jié)閥就是以壓縮空氣為動力源，以氣缸為執(zhí)行器，并借助于電氣閥門定位器、轉換器、電磁閥、保位閥等附件去驅動閥門，實現開關量或比例式調節(jié)，接收工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的控制信號來完成調節(jié)管道介質的：流量、壓力、溫度等各種工藝參數。氣動調節(jié)閥的特點就是控制簡單，反應快速，且本質安全，不需另外再采取防爆措施。
由于現在氣動調節(jié)閥的控制方式和手段越來越多，在實際工業(yè)生常和工業(yè)控制中，用來控制氣動執(zhí)行機構的方法也很多，常用的有以下幾種。
基于單片機開發(fā)的智能顯示儀控制
智能顯示儀是用來監(jiān)測閥門工作狀態(tài)，并控制閥門執(zhí)行期工作的儀器，它通過兩路位置傳感器監(jiān)視閥門的工作狀態(tài)，判斷閥門是處于開閥還是關閥狀態(tài)，通過編程記錄閥門開關的數字，并且有兩路與閥門開度對應的4～20mA輸出及兩足常開常閉輸出觸點。通過這些輸出信號，控制閥門的開關動作。根據系統(tǒng)的要求，可將智能閥門顯示儀從硬件上分為3部分來設計：模擬部分、數字部分、按鍵/顯示部分。
1、模擬電路部分主要包括電源、模擬量輸入電路、模擬量輸出電路三部分。
電源部分供給整個電路能量，包括模擬電路、數字電路和顯示的能源供應。為了實現閥門開讀的遠程控制，需要將Z641T-10氣動楔式閘閥的開度信息傳送給其他的控制儀表，同時控制儀表能從遠方制定閥門為某一開度，系統(tǒng)需要1路4～20mA的模擬量輸入信號和1～2路4～20mA的模擬量輸出信號。模擬量輸入信號通過A/D轉換變成與閥門開度相對應的數字信號后送給數字部分的單片機，在單片機中對它進行濾波處理后就可以輸出了。閥門的開度信息通過D/A轉換后變成模擬信號輸出，用來接顯示儀顯示閥門開度或連接其他的控制設備。在本設計系統(tǒng)中，所有的數字量數據均采用串行的輸入輸出方式，為了節(jié)省芯片資源和空間，輸入的4～20mA的模擬量在轉化為數字量時，采用已有的4路DA芯片與單片機的系統(tǒng)資源相結合作8位的AD使用。
2、數字電路部分主要包括：單片機、掉電保護、兩路監(jiān)測脈沖輸入信號、兩路常開常閉轉換觸點輸出。
在設計方案中選用目前普遍使用的51系列單片機AT89C4051。AT89C4051是一款低電壓、高性能的CMOS8位微控制器，它具有4K字節(jié)的可擦除、可重復編程的只讀閃存。通過在單芯片內復合一個多功能的8位CPU閃存，在性能、指令設定和引腳上與80C51和80C52*兼容。
考慮到在系統(tǒng)掉電或重新啟動時，需要保持先前在儀表中設置的一些閥門參數，而單片機中的數據存儲器不具備掉電存儲功能，所以在片外擴展了一個具有掉電保存功能的芯片X5045。X5045是一種集看門狗、電源監(jiān)控和串行EEPROM3種功能于一身的可編程電路，這種組合設計可以減少電路對電路板空間的需求，X5045中的看門狗為系統(tǒng)提供了保護，當系統(tǒng)發(fā)送故障而超過設定時間時，電路中的看門狗將通過RESET信號向CPU作反應。X5045提供了三個時間值供用戶選擇使用。它所具有的電壓監(jiān)控功能還可以保護系統(tǒng)免受低電壓的影響，當電源電壓降到允許范圍以下時，系統(tǒng)將復位，直到電源電壓返回到穩(wěn)定值為止。X5045的存儲器與CPU可通過串行通信方式接口。共4069位，可以按512×8個字節(jié)來放置數據。
由于現在氣動調節(jié)閥的控制方式和手段越來越多，在實際工業(yè)生常和工業(yè)控制中，用來控制氣動執(zhí)行機構的方法也很多，常用的有以下幾種。
基于單片機開發(fā)的智能顯示儀控制
智能顯示儀是用來監(jiān)測閥門工作狀態(tài)，并控制閥門執(zhí)行期工作的儀器，它通過兩路位置傳感器監(jiān)視閥門的工作狀態(tài)，判斷閥門是處于開閥還是關閥狀態(tài)，通過編程記錄閥門開關的數字，并且有兩路與閥門開度對應的4～20mA輸出及兩足常開常閉輸出觸點。通過這些輸出信號，控制閥門的開關動作。根據系統(tǒng)的要求，可將智能閥門顯示儀從硬件上分為3部分來設計：模擬部分、數字部分、按鍵/顯示部分。
1、模擬電路部分主要包括電源、模擬量輸入電路、模擬量輸出電路三部分。
電源部分供給整個電路能量，包括模擬電路、數字電路和顯示的能源供應。為了實現閥門開讀的遠程控制，需要將Z641T-10氣動楔式閘閥的開度信息傳送給其他的控制儀表，同時控制儀表能從遠方制定閥門為某一開度，系統(tǒng)需要1路4～20mA的模擬量輸入信號和1～2路4～20mA的模擬量輸出信號。模擬量輸入信號通過A/D轉換變成與閥門開度相對應的數字信號后送給數字部分的單片機，在單片機中對它進行濾波處理后就可以輸出了。閥門的開度信息通過D/A轉換后變成模擬信號輸出，用來接顯示儀顯示閥門開度或連接其他的控制設備。在本設計系統(tǒng)中，所有的數字量數據均采用串行的輸入輸出方式，為了節(jié)省芯片資源和空間，輸入的4～20mA的模擬量在轉化為數字量時，采用已有的4路DA芯片與單片機的系統(tǒng)資源相結合作8位的AD使用。
2、數字電路部分主要包括：單片機、掉電保護、兩路監(jiān)測脈沖輸入信號、兩路常開常閉轉換觸點輸出。
在設計方案中選用目前普遍使用的51系列單片機AT89C4051。AT89C4051是一款低電壓、高性能的CMOS8位微控制器，它具有4K字節(jié)的可擦除、可重復編程的只讀閃存。通過在單芯片內復合一個多功能的8位CPU閃存，在性能、指令設定和引腳上與80C51和80C52*兼容。
考慮到在系統(tǒng)掉電或重新啟動時，需要保持先前在儀表中設置的一些閥門參數，而單片機中的數據存儲器不具備掉電存儲功能，所以在片外擴展了一個具有掉電保存功能的芯片X5045。X5045是一種集看門狗、電源監(jiān)控和串行EEPROM3種功能于一身的可編程電路，這種組合設計可以減少電路對電路板空間的需求，X5045中的看門狗為系統(tǒng)提供了保護，當系統(tǒng)發(fā)送故障而超過設定時間時，電路中的看門狗將通過RESET信號向CPU作反應。X5045提供了三個時間值供用戶選擇使用。它所具有的電壓監(jiān)控功能還可以保護系統(tǒng)免受低電壓的影響，當電源電壓降到允許范圍以下時，系統(tǒng)將復位，直到電源電壓返回到穩(wěn)定值為止。X5045的存儲器與CPU可通過串行通信方式接口。共4069位，可以按512×8個字節(jié)來放置數據。