智能电动阀门控制器的设计与实现

智能电动阀门控制器的设计与实现

林考    叶际俊 朱建宝

慎江阀门有限公司  浙江省乐清市  邮编：325605

摘要：在新时期社会发展环境中，随着社会经济不断进步，现代科学技术持续创新与研发，为各个行业发展带来前所未有支撑，特别是在工业领域中，自动化控制技术的运用范围非常广，已经成为不可缺少的科学技术之一。在阀门控制器中，智能电动属于非常重要内容，运用成本低廉，具有很高的使用可靠性，便于后续维护。所以，本文重点阐述了智能电动阀门控制器的设计与实现要点，提高智能电动阀门控制器运用灵活性、精确性、可靠性与实时性，为相关行业发展带来重要技术支持。

关键词：智能电动阀门控制器；设计；实现；要点

前言：目前，在智能电动阀门控制器设计之后，运用在多种工作环境中，特别是在恶劣场所中，都可以呈现出良好运用效果。通常，对驱动电机转速进行控制，就可以改变阀门开度，以此达到对电动阀门进行自动控制目的，促使整个控制系统更加精准与稳定。在把监控软件安装到智能电动阀门控制器中以后，也可以对各项参数展开实时监控，像转速与温度等，并且具有故障报警功能。在这一智能化电动阀门控制器中，主要运用了模块化设计结构。其功能体现，需要由用户结合实际需求进行针对性与合理性选用。另外，在进入人机界面以后，就可以对阀门开度、温度与电流等数值进行科学设置，便于智能电动阀门控制器运用价值最大程度上发挥出来，使其更加稳定与可靠。

一、在智能电动阀门控制器总体设计上

（一）智能电动阀门控制器硬件设计要点

对于智能电动阀门控制器的硬件设计而言，重点从数据输入、输出通道、储存器、CPU与A/D转换器等方面出发。比如，在CPU层面上，运用Intel公司使用的C8051F020型单片机，具有良好数据收集与控制等作用。在对存储器进行选择期间，使用16*16AT24C64型的Flash储存器设备，一般是对数据进行储存。然而，在A/D转换器选择期间，运用美国AID公司生产的ADC0809型。针对数据输入与输出通道，一般会运用RS232或者RS485等形式。在这一系统中，经常使用模块化结构设计方式，需要根据现场运用情况与环境进行针对性的选择，确保芯片选型更加合理。

（二）智能电动阀门控制器软件设计要点

从控制器的软件设计上来看，主要是对程序进行设计，同时编写底层驱动程序。在此期间，程序设计，重点进行模块程序、用户接口、人机界面程序与数据采集、处理等程序。然而，对于底层驱动程序设计而言，一般会涉及到实际采集模块驱动程序、电动驱动程序等设计内容，都属于十分重要的软件设计要素。

（三）软件抗干扰方式

    在系统实际运行期间，会受到各种因素影响，像电磁、温度与噪声等影响。此时，运用硬件抗干扰与滤波算法的方式，进一步强化这一系统的运用稳定性、安全性。

二、在智能电动阀门控制器的硬件设计上

从我国电动阀门控制器内部组成结构来看，包含了CAN总线通信电路、电动阀门控制电路、显示与报警电路等结构。如果从系统功能上分析，重点和以下几点内容有关：

其一，在进行信号采集以后，对电路进行科学处理，把电动阀门实际运行期间各项参数收集到一起，像压力、流量、电流与温度等，全部采集到CAN总线通信模块中，并及时发送给显示、报警系统中，之后再把信号参数利用液晶显示屏进行实时呈现。

其二，在运用CAN总线通信模块以后，把所有收集到电动阀门运转情况，以数据信息方式进行传输，统一归纳到相关控制系统中。

其三，在利用串口方式向控制器发送上位机控制指令以后，传递给电动阀门控制中CAD总线通信模块上，就可以发挥控制系统主站作用与功能，以此实现智能化控制目的。

其四，在把CAN总线通信模块和上位机展开通信以后，提高数据远程传输速度与质量。从具体通信内容来看，包含了远程传输、用户登录与操作等信息，都为系统的智能化控制带来重要支撑。

三、在电磁阀控制电路设计上

通过电磁阀控制电路的使用，可以对电磁阀开度信号与电流信号进行全面采集。对于电磁阀开度信号来讲，主要由微控制器TMS320F2812生成。此时，电流信号结构主要是HCN2和HCN1两路检测电路。在确保电磁阀开关信号得到充分收集期间，可以设计如下电路设施：

（一）设置LM358比较器

在LM358比较器进行设计过程中，通常会在P1与L1口位置进行设置，以此对这两个口位置电压进行收集。从比较器内部组成结构分析，含有限幅电路。在检测到P0口电压处于负值情况时，把R19引脚低电平进行置低处理，让LM358保持在禁止状态。然而，在检测到L1口电压是正值情况下，就可以把R19引脚高电平进行置高，让LM358一直保持在禁止状态中。

（二）设置比较器

在把比较器设置以后，可以在L2与L3通道位置进行安装，可以对这两个口电压情况进行科学比对。一旦发现电压小于额定电压，就要将L2与L3低电平进行置高处理，促使P0与L1口禁止。

（三）增加A/D转换电路

在电路控制过程中，为了方便读取电磁阀运行状态信息与参数，此时设计以下转换电路：对于A/D转换电路而言，供电电流为24V，运用DC-DC升压电路方式，产生对应DC电压，以此对A/D转换器进行驱动。另外，在确保A/D转换器可以正常工作情况下，也要安装时钟，并且把时钟调到5MHz位置。

（四）安装定时器模块

在智能化电动阀门控制器中设立定时器模块以后，使其处于L2、P0、L1通道之间，以此形成一个相对独立的输入与输出通道，可以对控制器中各个电路实际运行情况进行全面了解，收集各种状态信息，为后续的研究工作提供重要参考。

四、智能电动阀门控制器功能实现

在智能电动阀门控制器这一系统软件中，主要运用C语言，以此作为基础进行科学设计，促使智能化与自动化控制效果更加突出。在这一过程中，依托C语言中丰富数据类型，利用简单数据结构，加上运算速度快等优势，借助VisualC--6.0中特有MFC功能进行实现，组成部分主要是子程序与主程序两部分。

在主程序中，涵盖了控制命令下达、初始化、通信与数据采集等内容，以此顺利完成对应任务与要求。在这一子程序中，主要有数据处理、打印、启动与采集等模块。通过控制命令下达模块启动，利用MFC调用与发送命令程序，就可以达到控制目的。另外，在数据处理体系上，可以对多种状态下工作数据进行科学处理与转换。

对于主程序来讲，在对子程序进行初始化以后，接收不同中断请求，结合中断优先级情况，展开针对性与科学性的处理。同时，在控制命令下达以后，主程序需要对控制命令进行准确判断。如果处于发出状态，则对命令是否合法进行检查。一旦发现有不合法情况出现，及时通知子程序加以处理。如果系统在运行期间被检测出存在故障，马上停止这一程序作业活动，对其进行故障检测。当系统没有故障问题时，就可以继续对这一子程序任务进行执行。

在MFC类上，记住C语言，进而实现通用C语言类。运用结构化方式，展开编程操作。这一过程，可以同时操作多个任务，其系统自身也具有并行运算的功能，并且可以实现多个任务同步运行目标。针对MFC中定时器与中断管理设施，都要依托相关函数加以实现。

五、结束语

综上，在详细分析智能化电动阀门控制器设计细节之处以后，了解到这一设计过程十分复杂与繁琐，会在设计期间遇到各种各样的问题。在对阀门电动控制器进行全方位与深层次探索以后，找到其中存在的问题与不足之处，进而制定针对性、规范性与合理性的整改方案，运用现代社会中新型控制方式方法，像单片机技术和PIDU算法融合使用方式，都可以对电动阀门进行智能化控制，也就发挥了智能控制优势与效果。在把单片机作为中心以后，展开人机交互操作，精准计算参数，控制电机烧毁事故发生，提高智能电动阀门控制器安全性能。

参考文献：

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