單片機(jī)控制系統(tǒng)在閥門定位器中的應(yīng)用

1、系統(tǒng)工作原理

　　閥門定位器的控制系統(tǒng)采用的是89C51為核心的單片機(jī)控制系統(tǒng),它接收來自調(diào)節(jié)器的設(shè)定閥門開度的電流信號(hào)(4～20mA) ,用這個(gè)信號(hào)與從調(diào)節(jié)閥閥桿反饋回來的實(shí)際開度信號(hào)進(jìn)行比較,如果 微處理器得到一個(gè)偏差信號(hào),就利用這個(gè)信號(hào)去控制壓電閥,使一定量的壓縮空氣經(jīng)過壓電閥進(jìn)入到調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣室,推動(dòng)閥芯的移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng), 從而達(dá)到閥芯的準(zhǔn)確定位。

2、系統(tǒng)的基本組成

　　本系統(tǒng)采用89C51單片機(jī), A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0808 ,可編程的鍵盤、顯示接口芯片8279 ,兼有看門狗功能、電源電壓監(jiān)測和EEPROM 功能的 X25045 芯片以及標(biāo)準(zhǔn)RS2232 接口轉(zhuǎn)換芯片 MAX232 組成基本系統(tǒng)。

3、A/D轉(zhuǎn)換電路

　　由于閥芯的移動(dòng)速度很慢,即通過閥位反饋桿帶動(dòng)電位器的動(dòng)觸點(diǎn)輸出的信號(hào)是緩變信號(hào),它相對(duì)于ADC0808 的100 μs 的模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間來說,已相當(dāng)慢,所以我們在前向通道中無需設(shè)置采樣/ 保持器。為了消除現(xiàn)場的電磁及噪聲的干擾,我們采用數(shù)字濾波程序來消除采樣系統(tǒng)中由于干擾造成的誤差。這將在后面的程序設(shè)計(jì)中談到。

4、電源監(jiān)測電路及RS2232 接口轉(zhuǎn)換電路

　　圖2中的X25045是一種新型的“看門狗”和 EEPROM 存儲(chǔ)芯片,它兼有電壓監(jiān)測、“看門狗”定時(shí)器和EEPROM 三種功能。X25045還為89C51提供上電復(fù)位,當(dāng)程序紊亂或電壓失常時(shí)啟動(dòng)內(nèi)部的“看門狗”電路以強(qiáng)制單片機(jī)復(fù)位,使程序從頭開始執(zhí)行。X25045 內(nèi)置的512 字節(jié)EEPROM 存儲(chǔ)單元,可隨時(shí)保存各種重要數(shù)據(jù),這使系統(tǒng)斷電后重要數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。

5、調(diào)節(jié)閥開度顯示的設(shè)計(jì)

　　通過公式(1) ,我們可以為閥門定位器的電位器在現(xiàn)場與閥芯反饋桿的連接帶來方便。因?yàn)殡娢黄鞯淖畲笮谐叹嚯x與閥芯的最大行程距離是不可能相同的,而我們要通過改變機(jī)械結(jié)構(gòu)使閥芯的最大行程與電位器的最大行程完全匹配是相當(dāng)困難的,所以可以根據(jù)實(shí)際安裝時(shí)候閥芯的最大行程的X1 來替換默認(rèn)的H 值,用最小行程時(shí)候的X2 來替換默認(rèn)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,無論閥芯的最大行程距離是多少,都可以準(zhǔn)確地測出閥芯的開度。

6、結(jié)束語

　　相對(duì)原來的機(jī)械力平衡式或位移平衡式閥門定位器,單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用到閥門定位器中將顯著提高定位器的控制精度,而且不需更換零部件,而只通過按鍵就能輕易地改變調(diào)節(jié)閥的流量特性以及行程。同時(shí)相對(duì)機(jī)械力平衡式或位移平衡式閥門定位器在工作中通過噴嘴排放空氣來達(dá)到調(diào)節(jié)進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣室的氣壓,單片機(jī)控制的閥門定位器將節(jié)省大量的壓縮空氣。

　　此外,通過MAX232不僅可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制系統(tǒng)與PC 之間的通信,而且借助PC 還可對(duì)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進(jìn)行更為復(fù)雜的處理,使該定位器的使用范圍得以擴(kuò)大。