[发明专利]一种基于STM32的阀门智能控制器及控制方法

权利要求书

1.一种基于STM32的阀门智能控制器，其特征在于：包括数据采集模块、STM32控制模块和电机控制模块，其中，

数据采集模块包括放置在被控介质中的温度传感器和体积流量传感器以及阀门内置的角度传感器；STM32控制模块包括主控CPU、通讯口、存储模块、A/D转换模块、时钟模块、触摸屏、电源模块以及驱动模块；电机控制模块包括交流电机和减速器；温度传感器、体积流量传感器和角度传感器通过A/D转换模块连接至主控CPU，存储模块、时钟模块和触摸屏与主控CPU连接，主控CPU通过驱动模块依次连接交流电机和减速器，所述电机控制模块连接阀门，用于控制阀门的开度；

其中，温度传感器、体积流量传感器和角度传感器采集被控被控介质的体积流量、温度和阀门的开度，并将采集到的数据通过STM32控制模块中的A/D转换模块传递给STM32控制模块中的CPU；STM32控制模块的CPU可以通过测得的温度值通过查询存储模块中的温度密度关系表得到被控介质的密度ρ，可以通过公式F_m＝ρ×F_V得到被控介质的质量流量，其中，F_m为被控介质的质量流量，ρ为被控介质在当前温度下对应的密度，F_V为被控介质的体积流量，由数据采集模块中的流量传感器通过A/D转换模块采集得到；STM32控制模块的CPU通过流量控制器PID算法程序，和阀门开度控制器PID算法程序，输出PWM脉冲信号，通过驱动模块传递给电机控制模块中的交流电机，交流电机通过电机控制模块中的减速器控制阀门开度，从而改变管道中介质流量；存储模块的作用是存储数据和温度密度关系表等数据和历史数据，用户可以通过通讯口更新温度密度关系表；RTC模块的作用是提供实时时钟；电源模块的作用是实现控制器供电；驱动模块的作用是将CPU发出脉冲信号传递给电机驱动模块中的交流电机，通过减速器控制阀门开度。

2.如权利要求1所述的基于STM32的阀门智能控制器，其特征在于：所述阀门智能控制器具有阀门开度闭环控制模式、体积流量双闭环控制模式、质量流量双闭环控制模式、累积体积流量控制模式和累积质量流量控制模式中的至少一种控制模式；

阀门开度闭环控制模式：用户设置期望的阀门开度，阀门开度控制器根据角度传感器测量得到的阀门实际开度与用户期望阀门开度的差值，进行PID运算，输出控制信号给电机控制执行器；电机控制执行器控制交流电机转动，带动阀门达到用户期望的开度，此时，流量控制器不工作；

体积流量双闭环控制模式：用户设置期望的被控介质体积流量，流量控制器根据体积流量传感器测量得到被控介质体积流量与用户期望体积流量的差值，进行PID运算，输出控制信号给阀门开度控制器；阀门开度控制器根据角度传感器测量得到的阀门实际开度与流量控制器输出控制信号的差值，进行PID运算，输出控制信号给电机控制执行器；电机控制执行器控制交流电机转动，改变阀门开度，从而使被控介质的体积流量达到用户期望值；

质量流量双闭环控制模式：用户设置期望的被控介质质量流量；流量控制器根据温度传感器测量得到被控介质温度，通过查询流量控制器内已保存的被控介质温度密度关系表得到当前温度下被控介质密度；流量控制器根据体积流量传感器测量得到被控介质体积流量；流量控制器将当前温度下被控介质密度与被控介质体积流量相乘得到被控介质质量流量；流量控制器根据被控介质质量流量与用户期望质量流量的差值，进行PID运算，输出控制信号给阀门开度控制器；阀门开度控制器根据角度传感器测量得到的阀门实际开度与流量控制器输出控制信号的差值，进行PID运算，输出控制信号给电机控制执行器；电机控制执行器控制交流电机转动，改变阀门开度，从而使被控介质的质量流量达到用户期望值；

累积体积流量控制模式：用户设置期望的被控介质体积流量与累积体积流量，整个阀门智能控制器按体积流量双闭环控制模式控制被控介质体积流量；同时计算累积体积流量，当达到用户期望的累积体积流量时，关闭阀门；

累积质量流量控制模式：用户设置期望的被控介质质量流量与累积质量流量，整个阀门智能控制器按质量流量双闭环控制模式控制被控介质质量流量；同时计算被控介质累积质量流量，当达到用户期望的累积质量流量时，关闭阀门。