[发明专利]一种基于STM32的阀门智能控制器及控制方法

说明书

本发明提供一种基于STM32的阀门智能控制器及控制方法，包括数据采集模块、STM32控制模块和电机控制模块；数据采集模块采集被控介质的体积流量、温度和阀门开度，通过A/D转换模块传递给STM32控制模块，STM32控制模块对数据进行处理和分析，根据用户需求使用不同的算法对电机控制模块进行控制，以实现阀门开度闭环控制、体积流量双闭环控制、质量流量双闭环控制等五种智能控制模式，适用不同工况下对阀门的智能控制；当处于质量流量双闭环控制模式和累计质量流量控制模式时，STM32控制模块结合存储模块中的被控介质温度密度关系表，对当前温度下的被控介质的质量流量进行密度修正，实现对被控介质质量流量的精准控制。

技术领域

本发明涉及流量控制技术领域，特别是涉及一种基于STM32的阀门智能控制器。

背景技术

现阶段，随着科技的发展，很多企业对阀门的智能控制方式进行研究。但是目前国内对阀门的研究存在控制方式不闭环、功能单一、对质量流量控制不精准等问题，本设计对嵌入式操作系统的研究和对多功能控制模式的设计对这些问题进行完善。

首先，现在很多中小企业采用手动方式或者PLC方式对阀门进行调节，这种方式不能实现闭环，阀门的实际开度不可知，不知道是否能够达到预期目标；

其次，随着产品生产工艺的调整，有些生产线需要对被控介质的体积流量进行控制，而有些生产线要对被控介质的质量流量进行控制，现在企业采用传统的PLC控制方式控制时，对被控介质的体积流量控制模式和质量流量控制模式切换时需要修改PLC程序，严重影响工作效率；

最后，现在传统方式对质量流量的控制存在缺陷，大部分企业通过体积流量传感器得到被控介质的体积流量，在PLC中通过算法的计算来实现对被控介质质量流量的控制，但是这种方式没有考虑到温度的变化对密度的影响，所以会造成对质量流量控制的误差；

综上所述，本设计对嵌入式控制技术的研究和对多功能阀门智能控制器的设计是很有必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种基于STM32的阀门智能控制器及控制方法。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种基于STM32的阀门智能控制器，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、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；

其中，温度传感器、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转换模块传递给主控CPU，STM32控制模块的主控CPU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；ρ是由CPU通过A/D转换模块得到的温度数据在存储模块中的被测介质温度密度关系表提取得到，F_V是由数据采集模块中的流量传感器通过A/D转换模块将采集到的数据传递给CPU；CPU通过计算得到的被控介质质量流量对电机控制模块中的电机进行PID控制，由STM32控制模块中的CPU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。