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基于PROFIBUS-DP智能阀门定位器研究

发布时间:2018-08-31 17:27
【摘要】:随着社会的不断进步,对工业过程控制设备的控制效果和日常维护提出了更高的要求。气动调节阀以其独特的特点在过程控制领域中得到了广泛的应用,而阀门定位器作为气动调节阀的主控部件,能够在很大程度上提高阀门的控制精度、响应速度,并显著的改善阀门的动态特性。 PROFIBUS-DP总线以其独有的优势在过程控制领域中广泛使用,并于2001年成为我国的机械行业标准,目前国内研究的多是基于HART协议的智能阀门定位器,而我国过程控制领域大多采用PROFIBUS-DP总线协议,基于此,研究基于PROFIBUS-DP的智能阀门定位器具有较大的意义。 本文所研究的智能阀门定位器采用二线制电源供电,通过嵌入式设计技术,对定位器的整体进行了分析研究,侧重于硬件系统的构建,所做的工作主要如下 1、通过查阅相关文献资料,对国内外的智能阀门定位器进行分析研究。从定位器的结构、工作原理和所能实现的功能着手,分析了不同类型、结构阀门定位器的优缺点;同时对PROFIBUS-DP现场总线的协议结构、通讯模型和功能特性等进行了分析研究,并给出了PROFIBUS-DP智能节点的设计方法; 2、对气动调节阀控制系统的内在机理进行分析研究,给出了调节阀流量特性数学模型、压电阀PWM控制信号与阀位关系数学模型以及阀位反馈信号换算数学模型。 3、采用模块化分析研究方法,对智能阀门定位器系统各个组成部分进行深入分析研究,比较了各种设计方法的不同,并在此基础上构建了基于微处理器S3C44B0的智能阀门定位器系统整体方案,并给出了预期的设计目标。 4、对智能阀门定位器硬件系统进行分析研究,采用嵌入式设计技术,以二线制供电设计为基本点,对定位器的主要核心部分电路,如电源电路、取样电路、I/P转换单元、反馈电路和通信电路分别进行分析设计研究,并给出了相应的设计方案。 5、针对智能阀门定位器软件部分进行了整体规划设计,先给出了软件系统整体设计方案,再根据模块化程序设计方法,着重对信号采样处理程序、主控程序、通讯程序和人机界面程序进行了软件分析设计。
[Abstract]:With the development of society, the control effect and daily maintenance of industrial process control equipment are required. Pneumatic control valve has been widely used in the field of process control because of its unique characteristics. As the main control component of pneumatic control valve, valve positioner can greatly improve the control accuracy and response speed of valve. PROFIBUS-DP bus is widely used in the field of process control because of its unique advantages, and has become the standard of mechanical industry in China in 2001. At present, most of the domestic research is based on the HART protocol of intelligent valve positioner, but in our country, most of the process control field uses PROFIBUS-DP bus protocol. Based on this, it is of great significance to study the intelligent valve locator based on PROFIBUS-DP. The intelligent valve positioner studied in this paper uses two-wire power supply. Through the embedded design technology, the whole of the positioner is analyzed and studied, with emphasis on the construction of hardware system. The main work is as follows: 1. The intelligent valve positioner at home and abroad is analyzed and studied by consulting relevant literature. The advantages and disadvantages of different types of valve locators are analyzed from the point of view of the structure, working principle and functions of the locator, and the protocol structure, communication model and functional characteristics of the PROFIBUS-DP fieldbus are analyzed. The design method of PROFIBUS-DP intelligent node is given. 2, the inherent mechanism of pneumatic control valve control system is analyzed, and the mathematical model of control valve flow characteristic is given. The mathematical model of the relationship between the PWM control signal and the valve position and the mathematical model of the valve position feedback signal conversion. 3. The modular analysis and research method is used to deeply analyze and study the various components of the intelligent valve positioner system. The differences of various design methods are compared, and on this basis, the whole scheme of intelligent valve positioner system based on microprocessor S3C44B0 is constructed. The expected design objective is given. 4. The hardware system of the intelligent valve positioner is analyzed and studied. The embedded design technology is adopted, and the two-wire power supply design is taken as the basic point, and the main core circuit of the locator is analyzed. For example, power supply circuit, sampling circuit, I / P conversion unit, feedback circuit and communication circuit are analyzed and designed respectively, and the corresponding design scheme is given. The whole design scheme of the software system is given first, and then according to the modular programming method, the software analysis and design of the signal sampling and processing program, the main control program, the communication program and the man-machine interface program are carried out.
【学位授予单位】:南昌大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TH134

【参考文献】

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本文编号:2215670

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