智能閥門控制器的研究

 近年來閥門電動裝置逐漸取代機械執行機構,成為一個不可或缺的執行單元在工業控制系統中.本文首先對閥門電動裝置研究的現狀及趨勢做了介紹。結合智能電動執行機構的特殊要求，對智能執行機構各個部分進行了設計和開發，該系統低功耗、耐高溫、能長時間穩定運行在高溫和惡劣的井下環境。
    近年來,在智能儀器儀表的領域重點發展的技術是數據通信、智能現場設備和開放系統。電動執行機構的實用階段是控制系統的雙向、全數字化、多站通信的發展、現場總線等。智能電動執行機構近些年發展比較迅速。我們分析了國內和國外的產品,我國電動執行結構還存在很多問題,控制精度較低、結構不合理、穩定性差等等,使得產品跟不上社會的步伐。國外的產品雖好，但是價格就非常的貴，售后的服務也不是很好。所以開發一套符合我們使用習慣的新型智能電動閥門執行機構的產品是十分有意義的。
    總體設計方案
    智能電動執行機構是一個復雜的系統，它是集機、電、儀一體的機電一體化系統。設計之初，要完成總體設計，總設的原則是簡單實用、操作方便、安全可靠、技術先進。這一主題的原則的優點在國內外同類產品的基礎上爭取一個突破和創新。
    智能電動執行機構作為一種常規的儀器，它具有控制、檢測等功能，系統由控制、通信、顯示、保護等構成、我們把它分為兩個部分：執行部分和控制部分；執行部分主要是電動機、傳感器、各種部分等組成。控制部分主要由PLC、馬達、接觸器等組成；通過圖1可以看出，智能閥門控制是閉環控制，控制電機的運行主要由反饋信號和設置信號，控制精度較高。
    系統硬件設計
    2.1設計原則
    2.1.1模塊化的原則
    模塊化的設計，基本設計思想是系統自上向下設計，把系統分為各個子系統，分別進行設計。這樣進行設計，方便檢查缺陷和簡化設計工作。模塊化設計系統為未來設計帶來極大的便利,良好的模塊設計可以使系統變成各個模塊的組合。
    2.1.2標準化的原則
    標準化包括兩個方面：自定義標準和法定的標準，標準化的設計可以為今后的設計工作帶來極大的便利。
    2.1.3復用的原則
    在硬件的設計中，盡量采用模塊化的設計，在以后的設計中可以使用，盡量減少錯誤。一般來說，要更新一個系統，其實就是改變其核心硬件的設計，就可以更新產品。系統的前期采用模塊化的設計，可以使產品的后續開發節省時間和成本。
    2.2電機的驅動設計
    交流接觸器的使用有很多優點，如壽命長、寬電壓等。采用LC1-D18施耐德公司的產品用于電機控制
其控制原理圖如圖2所示:正轉,正轉按鈕SB_F關閉接觸器KM_F 電動關閉,然后電動機M正轉；同理，逆轉，SB_R反向按鈕關閉,換向接觸器KMR電動關閉,所以電機M反轉。為了防止KM_F和KM_R導通的同時,在電源電路、串聯電路中KM_R 、KM_F聯鎖控制。
    系統軟件設計
    根據閥門控制系統響應快和自動化程度高的特點，符合嵌入式系統的應用，硬件和軟件組成嵌入式系統，兩者互相配合，使系統工作。任何一部分出現故障，系統都不能正常工作，軟件作為系統的兩大組件之一，扮演者重要的角色在系統中。
    3.1嵌入式系統特點
    嵌入式系統一般具有4個優點：1）支持多任務的處理，較短的中斷響應時間，程序簡潔有效；2）模塊化設計，存儲保護功能；3）具有可擴展的處理器結構；4）系統具有較低的功耗；
    嵌入式系統與通用型計算機系統相比有以下幾個特點：1）大多數嵌入式系統的系統設計是為一個特定的用戶群；2）硬件和軟件在嵌入式系統中的設計是高效的；3）嵌入式系統和具體應用有機地結合在一起,具有較長的生命周期；4）嵌入式系統是將計算機技術、電子技術和、導體技術結和應用結合的產品，是一個高度分散、不斷創新的系統；
    3.2嵌入式軟件
    嵌入式的軟件主要由三部分組成：1）嵌入式操作系統；2）嵌入式支撐軟件；3）嵌入式應用軟件；
    （1）系統需求分析：根據用戶的需求，軟硬件功能劃分；
    （2）軟件需求分析：算法和各個程序模塊的劃分；
    （3）設計：系統架構、數據結構、算法描述,流程和接口等進行詳細的描述，各個模塊描述；
    （4）編碼：應用合適的語言，編寫程序代碼；
    （5）測試及維護：測試程序的缺陷進行修改完善，并對軟件進行維護；

    經過不斷對智能電動執行機構進行研究,通過不斷學習和創新,大量的調查和研究工作。初步完成智能閥門控制器的設計,最終目標應用智能閥門控制器在工業的領域。發展的過程必然接受檢驗在實踐中,不斷發現不足之處,提出新的要求,逐步向工業化的道路前進;