基于单片机的气动智能阀门定位器的软件设计

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河南科技大学毕业设计（论文）
前言
气 动 调 节 阀 是 传 统 电 器 阀 门 定 位 器 的 主 要 控 制 部 件 ，和 阀 配 套 一 起 构 成 定 位 器 的 调 节 阀 。通 过 调 节 阀 转 换 出 的 信 后 输 出 ，用 于 机 构 动 作 的 控 制 。在 阀 门 移 动 过 程 中 ，其 位 移 量 通 过 机 械 控 制 装置反馈到定位器，构成一个阀杆位移与输入压力成线性关系的反馈系统， 从而形成闭环控制系统。阀门定位器可对阀杆行程上的产生的偏差加以纠 正 ，可 以 让 其 改 正 回 控 制 信 号 与 阀 杆 行 程 的 线 性 关 系 上 ，以 此 确 保 调 节 阀 正 常的工作位置。
§2.3.1 液晶显示模块 ............................... 11 §2.3.2 按键控制模块 ............................... 13 §2.4 实时 AD 采样与显示模块 ......................... 14 §2.5 通讯模块 ...................................... 15 §2.6 信号处理 ...................................... 16 §2.7 本章小结 ...................................... 16 第 3 章 程序编辑与调试过程 ....................................................... 17 §3.1 模块化程序编辑过程 ............................ 17 §3.2 程序调试过程 .................................. 17 §3.3 本章小结 ...................................... 20 结 论 ........................................................................................... 22 参考文献 ....................................................................................... 24 致 谢 ........................................................................................... 25 附 录 ........................................................................................... 26
§1.1 智能阀门定位器的工作原理 ....................... 4 §1.2 控制主板 ....................................... 5 §1.3 压电驱动放大模块 ............................... 7 §1.4 角位移传感器 ................................... 7 §1.5 AD 采样模块 .................................... 8 §1.6 本章小结 ....................................... 9 第 2 章 智能阀门定位器系统软件设计 ........................................ 10 §2.1 微处理器及 I/O 资源分配 ........................ 10 §2.2 电源电路模块 .................................. 11 §2.3 人机交换模块 .................................. 11
From the present situation, the study of smart valve positioner in China is still in the primary stage, far behind foreign countries. Some foreign Principal company in just a few decades, have launched SVP series, PS SIPART series and other representative digital electrical valve positioner; occupy the dominant position in the line.
In this paper, the design based on 89C51 intelligent valve locator software system, mainly has the following several aspects: monitoring program, display program, keyboard display program, a variety of signal channel detection program, data processing program, communication program and control program output, and the seed program. Can realize the PWM based valve drive, through the automatic detection of valve position, and set the position of the control by the microprocessor output regulator, automatic positioning valve. This topic based on MCU, the valve position of the automatic detection, and can according to the deviation and the direction of the deviation, the output corresponding PWM signal to the piezoelectric valve, closed-loop control. Keywords: Smart valve positioner; Software design; Automatic detection;
从 现 在 的 实 际 情 况 看 ，我 国 在 智 能 阀 门 定 位 器 的 研 究 ，仍 处 于 初 级 阶 段 ， 远落后于国外。国外的一些主要公司在短短的数十年内，相继推出 SVP 系列、 SIPART PS 系列等代表性的数字电气阀门定位器，占据着行内主导地位。
本文设计的基于 89C51 的智能阀门定位器软件系统，主要有以下几方 面 ：监 控 程 序 、显 示 程 序 、键 盘 显 示 程 序 ，多 种 信 号 多 通 道 检 测 程 序 、数 据 处 理 程 序 、通 讯 程 序 、控 制 输 出 程 序 以 及 相 关 各 种 子 程 序 的 设 计 。可 实 现 基 于 PWM 的压电阀驱动，通过自动检测阀门位置，与设定位置比较，由微处理 器 控 制 输 出 调 节 量 ，实 现 阀 门 的 自 动 定 位 。本 课 题 基 于 单 片 机 ，完 成 阀 门 位 置的自动检测，并能根据与设定位置的偏差大小和方向，输出相应 PWM 信号 至压电阀，实现闭环控制。 关 键 词：智能阀门定位器；软件设计；自动检测；PWM 控制信号
随 着 化 工 、石 油 等 重 工 业 对 于 生 产 规 模 不 断 扩 大 以 及 对 自 动 化 要 求 日 益 强 烈 ，智 能 化 系 统 得 到 不 断 的 改 进 ，不 断 的 提 升 ，使 得 智 能 定 位 器 的 地 位 异 常 突 出 ，应 用 日 益 广 泛 。现 在 ，生 产 系 统 的 不 断 提 升 ，对 产 品 质 量 认 可 度 不 断 增 加 ，这 就 要 求 对 自 动 控 制 系 统 不 断 加 强 。对 于“ 阀 门 ”的 核 心 --智 能 阀 门 定 位 器 ，作 为 新 一 代 的 阀 门 定 位 器 ，将 传 统 阀 门 定 位 器 与 数 字 技 术 和 通 讯 技 术 相 结 合 ，在 性 能 方 面 上 有 很 大 的 提 升 ，在 自 动 控 制 系 统 中 极 为 重 要 。因 此 ，对 于 智 能 阀 门 定 位 器 的 性 能 方 面 、综 合 特 征 的 研 究 ，加 上 现 场 总 线 技 术 的 发 展 以 及 对 智 能 阀 门 定 位 器 发 展 趋 势 的 分 析 而 做 出 相 应 的 提 升 与 改 进 ，对 于 工 业 生 产 自 动 化 及 控 制 系 统 的 完 善 ，朝 着 数 值 化 、智 能 化 、信 息 化 、分 散 化等方向进一步发展，有着十分重要的意义。
PWM control signal
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河南科技大学毕业设计（论文）
目录
前 言 ............................................................................................. 1 第 1 章 智能阀门定位器系统 ......................................................... 4
河南科技大学毕业设计（论文）
基于单片机的气动智能阀门定位器的软件设计
摘要
目前工业上，应用最广泛的气动调节阀的主要附件——智能阀门定位 器 ，具 有 可 以 改 善 调 节 阀 特 性 、提 升 定 位 精 度 、速 度 、可 实 时 监 控 以 及 参 数 变 更 等 等 优 点 ，可 以 帮 助 系 统 增 加 控 制 的 精 度 及 灵 活 性 。现 代 式 的 智 能 阀 门 定位器以高精度、数字化程度高、可通讯以及全方位支持现场总线等优势， 带动工业向着自动化生产发展。