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调节阀控制系统的设计.pdf

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winice 2010-01-09 评分 0 浏览量 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《调节阀控制系统的设计pdf》,可适用于工程科技领域,主题内容包含文章编号:()作者简介:刘春雨(),男,黑龙江省海伦市人,讲师,主要从事核动力设备及辐射防护方面的研究工作。调节阀控制系统的设计刘春雨,韩伟实,曾和符等。

文章编号:()作者简介:刘春雨(),男,黑龙江省海伦市人,讲师,主要从事核动力设备及辐射防护方面的研究工作。调节阀控制系统的设计刘春雨,韩伟实,曾和荣(哈尔滨工程大学核科学与技术学院,黑龙江哈尔滨)  摘要 介绍了一种新型调节阀控制系统的组成及工作原理,并对该系统的硬件及软件进行了设计。该系统具有成本低、控制精度高、抗干扰性强等优点,可以使该种调节阀方便地实现智能和远程控制。  关键词 控制系统调节阀设计  中图分类号:TH    文献标识码:ADesignforcontrolsystemofanewadjustingvalveLIUChunyu,HANWeishi,ZENGHerong(CollegeofNuclearScienceandtechnology,HarbinEngineeringUniversity,Harbin,China)Abstract:Composingelementsandworkingprincipleofthecontrolsystemofanewadjustingvalveareintroduced,hardwareandsoftwareofthesystemaredesignedThecontrolsystem,whicheasilyrealizesintelligentandlongrangecontrolforthenewadjustingvalve,hasadvantageoflowcost,controlaccuracyhigh,interferencerejectionstrongKeywords:controlsystemadjustingvalvedesign 概述目前,调节阀大多采用通用的气动或电动驱动方式,驱动机构复杂、功率消耗大、自动控制困难。随着大型成套设备的发展,系统参数提高,管道内输送的流量增加,对调节阀门的控制提出了新的要求。本文介绍的新型调节阀门因采用独特的节流管伺服调控和自能源驱动措施,改变了普通阀门的驱动方式。因此可用简单、小型的控制机构替代应用在调节阀上的复杂大型的阀门驱动装置。 系统的组成及工作原理控制系统是基于C为中心的单片机控制系统。在本系统中,利用单片机的串行通讯接口,实现了单片机和计算机的通讯。通过这样的设计处理,使得本调节阀能方便地实现智能和远程控制。控制系统既要符合现场工艺要求,工作可靠,操作方便,又要有较小的成本支出。由于新型调节阀自身的低驱动力矩和良好的密封性能,选用了MCS单片机为中央控制器,增加必要的扩展,形成控制系统(图)。图 控制系统  系统工作时,首先由传感器检测出阀杆的当前位置即位移值,经AD转换后,将数字量送入单片机中,单片机再经过转换后实时把当前位移值显示出来。这时,可以根据显示结果而输入控制量,然后单片机依据输入值而做出相应的反应。阀杆的位移值到达上限值或下限值时,则报警并使指示灯亮,此时,手动操作员应调整位移量而使阀门的开口度达到正常的工作状态,单片机依据该位移量的大小发出控制指令,控制其相应的执行机构,从而完成阀门开口度的调整。                    阀   门               年第期ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:wwwcnkinet 硬件设计 执行电机执行电机是控制系统的重要元件之一,对其性能有严格的要求。提供足够的力矩和功率,使负载达到要求的运动性能。能快速起动和停止,保证系统的快速运动。有较宽的调速范围。电机的功率消耗小,体积小,质量轻。经过分析比较,选用步进电动机作为执行机构。步进电动机是将一种数字式脉冲信号转换为机械角位移(线位移)的机电元件。它的机械位移与输入的数字脉冲信号有严格的对应关系,即一个脉冲信号可使步进电动机前进一步。作为近代数字控制系统的最佳选择,它是一种比较理想的执行元件。根据系统负载和步距角等要求,选择BF步进电动机(表)。表 BF型步进电动机参数额定电压V静态电流A步距角()最大静态转矩Nm相数 主机芯片及接口主机芯片为MCS系列的芯片,两片LS用作地址锁存,一片A用作程序存储器EEPROM,一片LS译码器产生三位数码管的位驱动信号,AD转换器用芯片,一片LS芯片产生ADC的读、写片选信号,一片产生ADC转换结束的中断信号。在设计通讯接口时,采用EIARSC标准接口,选用MAX实现串行口通讯,以实现TTL电平和电平之间的转换(图)。图 通讯接口电路 数据采集系统系统中的传感器选用线位移传感器,它可以把位置信号转换成电流信号求得阀杆的位移量。数据采集电路由ADC、LS、LS和的P口构成,它能同时采集八路模拟信号,而本系统只使用两路。在这里是将ADC作为一个外部扩展的并行IO口,直接由的P和WR脉冲进行启动,因而其端口地址为FFH,模拟量输入通道选择端A、B、C分别与的P、P及P直接相连,CLK由的ALE提供。 LED动态显示电路设计由于本系统属于多位LED显示,为了简化硬件电路,将所有位的段选线相应地并联在一起,由一个或两个位IO控制,形成段选线的多路复用。而各位的共阳极或共阴极分别由相应的IO口控制,实现各位的分时选通。其中段选线占用一个位IO口,而位选线占用一个位IO口(图)。图 LED动态显示原理 控制系统软件控制系统是以单片机为中心的控制系统,单片机结合一定的外围电路完成系统数据采集、输出控制信号、串行通讯以及实时显示等功能,它是一个完整的智能控制元件。图为主程序流程。图 主程序流程(下转第页)年第期                 阀   门                    ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:wwwcnkinet 工作原理球体研磨装置(图)是利用Z摇臂钻床主轴带动与球面连接的偏心油石座等组成的研磨头旋转,由卧式无级变速机前、后顶针以及C尾座等组成的球体旋转装置使得球体实现同步的旋转。装置要求Z摇臂钻床中心与球体球面中心重合,并且摇臂钻床主轴能自由上下浮动。卧式无级变速机输出转速为~rmin,C尾座底座借助导向平键的帮助,能在安装板上沿导向键槽水平移动,以便调整前、后顶针间的距离,适合不同口径硬密封球阀球体研磨的需要。偏心轴(图)中心与Z摇臂钻床主轴中心之间的距离a可以在一定范围之间调整。油石座(图)与偏心轴之间为球面接触,以便研磨时油石沿球体球面上能够实现上下摆动。油石在油石座上组装后,再车削锥面。b′锥面根据球体设计而定。后顶针锥面设计根据mm口径以下硬密封球阀球体研磨的需要确定。图 偏心轴图 油石座 制造硬密封球阀球体研磨装置的偏心轴球面尺寸公差要求比较严格,球面耐磨性要求较高,需要热处理,达到需要的硬度。该装置在Z摇壁钻床底座上利用水平仪等工具保证球体水平中心水平。调整Z摇臂钻床中心与球体球面中心重合,使偏心轴中心与球体水平中心垂直相交。调试好以后,利用T型螺栓固定在Z摇壁钻床底座上。 结语硬密封球阀球体研磨装置经过试运行,针对在实际使用中出现的具体问题进行了改进,运行效果达到设计要求,效果良好。该装置的使用不仅满足了硬密封球阀球体的加工要求,提高了生产率,降低了操作劳动强度,而且提高了设备利用率,节约了资金。参考文献〔〕 孟少农机械加工工艺手则〔M〕北京:机械工业出版社,〔〕 马贤智,等夹具与辅具标准应用手册〔M〕北京:机械工业出版社,(收稿日期:)(上接第页)  由步进电动机的工作原理可知,步进电动机是在一定顺序的电脉冲控制下运转的。在本系统中,三相步进电动机的通电方式为三相六拍通电方式。步进电动机要正常运转,必须正确地区性分配各相控制脉冲,使各相绕组按规定的顺序轮流通电。在本系统中采用软件方式控制脉冲的分配。因为用软件完成控制脉冲的分配具有灵活、方便、适应性广和减少硬件使用量的特点。在系统中,用P、P和P三位分别输出控制脉冲,根据P、P和P口输出控制信号的状态,即可实现对步进电动机的正反转控制。 结语针对一种新型调节阀设计的以C单片机为中心的控制系统,具有体积小,质量轻,成本低和噪声弱的特点。远程控制方便,整个系统采用闭环控制,在需要时也可以实现开环控制,利用一个位移传感器实时检测出阀杆的当前位置,从而反馈给单片机以指导控制程序发出正确的控制指令。特别是本系统使用脉冲控制(PWM),这样可以达到较好的控制精度并且提高了系统的抗干扰能力。对于步进电动机在高频工作、瞬间开启和瞬间关闭时,可能会产生失步和超调,给控制系统造成误差的问题,可以采用变速控制来消除,从而进一步提高控制精度。参考文献〔〕 曹承志微型计算机控制新技术〔M〕北京:机械工业出版社,〔〕 刘宝廷,程树康步进电动机及其驱动控制系统〔M〕黑龙江:哈尔滨工业大学出版社,〔〕 李华,孙晓明MCS系列单片机实用接口技术〔M〕北京:北京航空航天大学出版社,(收稿日期:)                    阀   门               年第期ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:wwwcnkinet

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