[实用新型]基于HART通讯的智能电气阀门定位器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种阀门控制领域，具体涉及一种基于HART通讯的智能电气阀门定位器。

背景技术

阀门定位器是调节阀的重要辅助附件之一，广泛应用于电力、冶金、石化、轻纺、食品、医药等行业。随着现场总线技术在工业过程控制领域的应用，自动化系统的网络化、总线化是大的趋势，原有的智能阀门定位器通过4～20mA模拟信号控制，不能进行数字通讯，不能满足现代工业系统的要求。

由于HART协议具有兼容数字信号和模拟信号的特点，在不影响模拟信号控制的前提下可以进行数字通讯，具有现场和远程参数监控功能，在降低系统成本、提高控制精度和系统可靠性方面具有不可比拟的优势。

目前具有HART协议的智能仪表在国内市场上一直被国外公司的产品所垄断，由于其高昂的价格和技术的垄断，使国内企业的生产成本大大增加，降低了企业的竞争能力，因此研发具有自主知识产权的基于HART通讯的智能阀门定位器具有很大的现实意义。

发明内容

本实用新型是针对现有智能阀门定位器无法实现数字通讯的问题，提出了一种基于HART通讯的智能电气阀门定位器，在二线制智能阀门定位器基础上增加了数字通信功能，采用Bell202 FSK信号标准，可使数字信号与模拟信号在互不干扰的情况下同时进行传送，实现双向通讯，可选择地实现组态、调试、诊断和数据管理等功能。除具有普通智能阀门定位器丰富的软件功能外，还可查看阀门的执行机构特性、动态偏差、阶跃响应等信息。此外，定位器的数字通讯能以极快的速度提供大量的信息，这对于系统发生故障时的快速诊断十分重要，并可通过对过程数据的比较和评估，方便而迅捷地确定故障位置及原因，并提出修复方案，大大增强了其在控制领域中的作用。

本实用新型的技术方案为：一种基于HART通讯的智能阀门定位器，包括MCU控制单元、阀位反馈单元、I/P转换单元和HART通讯接口，MCU控制单元包括微处理器、电源电路、采样电路和人机界面；阀位反馈单元包括反馈电位器和阀位反馈杠杆；I/P转换单元包括两个压电阀及其组成的气路控制和放大部分；HART通讯接口由MCU接口和变压器耦合接口构成，电源电路为微处理器提供电源，来自采样电路的信号与来自阀位反馈单元的模拟信号经过微处理器进行比较运算，根据两者偏差输出控制信号到I/P转换单元，I/P转换单元输出控制阀杆运动，阀杆的行程同时通过阀位反馈单元反馈到微处理器形成闭环控制，外界数字信号通过HART调制解调器处理后通过HART通讯接口将信号送入微处理器，人机界面设定参数输出微处理器，微处理器输出状态值给人机界面显示。

所述HART通讯接口发送的数据经运算放大器放大再经过变压器耦合到4～20mA直流信号上送入微处理器。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型基于HART协议的智能阀门定位器，首先，原有的电缆布置和控制策略可继续发挥作用；其次，可增加额外的数字信息(主要有设备参数、二次变量、量程与开度、控制、诊断信息等)，便于安装、调校、维护以及控制，从而节省了大量费用，同时又提高了智能阀门定位器的控制精度和利用率，大大增强了其在控制领域中的作用。

附图说明

图1为本实用新型基于HART通讯接口的智能电气阀门定位器原理框图；

图2为本实用新型基于HART通讯接口的智能电气阀门定位器结构示意图；

图3为本实用新型基于HART通讯接口的智能电气阀门定位器通讯接口连接图。

具体实施方式

如图1、2所示基于HART通讯的智能阀门定位器原理框图和结构示意图，包括以微处理器8为核心的MCU控制单元1、阀位反馈单元4、I/P转换单元3和HART通讯接口6，MCU控制单元1还包括电源电路7、采样电路9和人机界面2；阀位反馈单元4还包括反馈电位器和阀位反馈杠杆；I/P转换单元3还包括两个压电阀及其组成的气路控制和放大部分；HART通讯接口6由MCU接口和变压器耦合接口构成。电源电路7为微处理器8提供电源，来自采样电路9的信号与来自阀位反馈单元4的模拟信号经过微处理器8进行比较运算，根据两者偏差输出控制信号到I/P转换单元3，I/P转换单元3输出控制阀杆5运动，阀杆5的行程同时通过阀位反馈单元4反馈到微处理器8形成闭环控制，外界信号通过HART调制解调器处理后通过HART通讯接口6将信号送入微处理器8，人机界面2设定参数输出微处理器8，微处理器8输出状态值给人机界面2显示。