基于HART总线的超低功耗智能阀门定位器的研究和设计

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现场总线自20世纪90年代初出现以来,引起了国内外业界人士的广泛关注和高度重视,并且已经成为世界范围内的自动化技术发展的热点之一,有人称之为“自动化仪表与控制系统的一次变革”。现场总线的工业过程自动化仪表和现场秩序地开发的自动化系统构成了新一代的全开放式自动化控制系统的体系结构。在现场总线的诸多协议中,HART协议是比较特殊的一种,它并非真正意义上的现场总线,它是在传统的的(4-20)mA标准模拟信号上叠加一个数字信号,使得原有的模拟信号仍然可以使用,同时通过数字信号可以传输其他的信息。由于传统的模拟信号仪表不可能一下子退出历史的舞台,因此研究HART协议仍然具有广泛的实用价值。 气动阀门调节器是一种重要的执行器,在众多的工业控制系统装置,尤其是在石油、化工、冶金等工业流量控制中发挥着不可替代的作用。而气动阀门定位器作为它的主要附件之一,可以改善阀门特性、提高控制精度、速度和增加控制的灵活性。随着工业的进步,阀门定位器从最初的纯气动、机械力平衡式的器件发展到后来的使用电磁转换的电气阀门定位器,直到今天的智能型和使用现场总线技术的定位器,其总趋势式是电气化、智能化,并且必定要与将来的全数字化工业控制相适应。 本文所述的智能阀门定位器的设计由硬件部分,软件部分和通讯部分组成: 首先,采用TI公司的MSP430F149芯片组完成了智能阀门的硬件设计、控制算法采用了九点控制策略进行控制,并用软件实现了其控制功能。其次,引入了国际标准的HART协议,使智能阀门具有远程通讯功能、在调试过程中归纳了九点控制参数的获取,和各个参数的变化对系统的影响。最后,对自己所做的工作进行了总结、并对将来智能阀门的发展方向进行了展望。 由于国内对智能阀门定位器的研究还起步比较晚,相比ABB,西门子的阀门定位器整体功能上还存在一定的差距,因此,开发研制现场总线智能阀门定位系统具有填补国内空白的意义。
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