智能閥位PILZ變送器的設計的詳細資料:
智能閥位PILZ變送器的設計
工業過程自動化的三個方面——工藝參數檢測、計算與控制、調節與執行分別是由檢測儀表、DCS控制系統、執行器三類工業自動化儀表來完成的,并稱為三大工業自動化基礎裝備,其技術水平已成為流程工業發展的決定性因素之一,深刻地影響著生產的質量、效率、安全、和環保。以控制閥為主體的執行器通過調節介質流量以控制工藝參數,是整個自動化系統中*的重要的終端執行儀表,其對控制系統調節品質的優劣、安全平穩運行具有很大的影響。
智能閥位PILZ變送器的設計
目前國內執行器技術水平非常落后,已成為自動化技術發展的制約瓶頸,國內所需求的中智能執行器幾乎全部依賴進口,已引起國家高度重視。執行器的控制中存在一個重要的問題,就是閥桿位移即閥位的精確實時測量。由于執行器安裝在工業生產現場,經常工作在振動、高低溫等惡劣的室外環境下,正行程和反行程運動頻繁,并且由于閥門與執行機構型號規格多要求閥位測量范圍大,所以需要研究開發一種通用的閥位測量裝置即智能閥位PILZ變送器。它必須滿足如下一些要求:①非接觸式,即閥位PILZ變送器與執行機構閥桿之間無連接,以隔離現場環境并達到無磨損和抗干擾能力強;②大量程,實現從0~160mm的測量范圍,以適應各種型號規格的執行器應用;③低功耗,由于標準測量PILZ變送器要求從環路獲取電源,所以包括傳感器在內整個PILZ變送器必須是低功耗的;④高精度低價格的標準PILZ變送器,采用4~20mA的標準環路信號輸出,這使得各種儀表和裝置具有兼容性和互換性。目前,國外公司已推出智能型閥位PILZ變送器,而我國在這方面目前還是空白,因此研究和開發智能型PILZ變送器具有重要的意義。主要內容是研究設計一個滿足上述要求的智能閥位PILZ變送器。該閥位PILZ變送器的主要作用是測量閥門執行機構閥桿上下運動時的位移,經過非線性處理,計算出位移的百分比,并轉換成4~20mA標準環路電流輸出。主要完成了以下工作: 研究了傳感器、PILZ變送器以及智能PILZ變送器的特點和發展歷程;分析了閥門定位器的工作原理;探討了幾種常用的位移測量方法,zui終結合本實際應用情況,選用線性傳感器作為非接觸式位移測量傳感器A1391.詳細研究了線性傳感器芯片A1391的工作原理,介紹了推薦的常規線性測量方案,并自行設計了兩套新的測量方案,根據本的要求和實際應用要求,分析確定了一種自行設計的非線性測量方案,設計了一套測量機構,并且詳細介紹了該機構的測量原理和方法。在深入分析了測量原理的基礎上,獨立設計出了智能閥位PILZ變送器。該PILZ變送器包括軟、硬件兩部分。硬件主要實現信號放大、A/D、D/A轉換等功能,軟件主要實現采樣、非線性處理、閥位百分比計算和液晶顯示功能。設計的智能閥位PILZ變送器,硬件方面的設計都滿足低功耗的要求,每部分的電路都給出了具體的實現方法、需要注意的問題;在深入研究了不同情況下閥位百分比的不同理論計算方法后,編寫代碼,實現閥位百分比的計算;利用定時采樣,使得整個系統能實時檢測閥位;zui后,為了便于觀察,要將此百分比信號送入LCD顯示出來,并轉換成工業上統一的4~20mA標準環路電流輸出。zui終測試結果表明設計可以較準確的實現執行器閥位的測量、計算和顯示,并且可以用于別的位移非接觸式測量。
智能閥位PILZ變送器的設計
智能PILZ變送器的實現的關鍵技術及創新點:設計出新穎的磁鋼結構,得到規律的磁場分布;對非線性分布的磁場進行正弦擬合,實現線性傳感器的非線性測量;克服安裝位置給測量帶來的誤差,實現PILZ變送器的自適應功能;采用電壓隔離的方案實現位置信號的二線制變送。
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