RHA智能电动执行机构的研究

论文摘要

电动执行机构广泛用于现代工业控制系统中,用于对阀门进行控制和调节。通过对国内外电动执行机构的详尽分析,进行了新一代电动执行机构的研究和开发工作。智能电动执行机构整体上可分为控制单元和执行单元两部分,其中控制单元是实现智能化电动执行机构的核心技术。论文针对智能化电动执行机构控制单元电路的设计,重点研究控制的实时响应、转换精度,控制器的稳定性和总线通讯。研究工作主要完成力平衡动态定位和阀位反馈变送功能的实现、控制微处理器的选择、时钟频率和D/A转换器的选用、固态交流开关和显示器的选择等。它以AduC834单片机为核心,通过监控阀门及比较信号与开度信号,控制单向电机驱动阀门动作,以闭环方式控制阀门开度。系统不仅可以用数字电位器设定零点、行程等参数设定,还可以用键盘设定运行状态,实现了远程或本地人机对话,具有信号中断或超限、电机堵转等故障的保护及报警。研究并应用了MODBUS协议实现对执行机构的远程通信。为了提高系统抗干扰能力,还采取了一系列的软硬件保护措施。同时应用可靠行设计技术进行了可靠性理论分析,分析结果是平均无故障工作时间或平均故障间隔时间MTBF( MEAN TIME BETWEEN FAILURES)=35161小时,完全能满足控制系统的需要。最终实现了智能执行器产品产业化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 国内外现状分析
• 1.2 项目的立项依据、研究内容及其意义
• 1.2.1 项目来源及立项依据
• 1.2.2 研究内容
• 1.2.3 研究开发的意义和作用
• 1.2.4 论文的主要工作
• 1.3 本章小结
• 2 电动执行机构简介
• 2.1 普通电动执行机构
• 2.2 智能电动执行机构的特点
• 2.3 本章小结
• 3 RHA 智能电动执行机构
• 3.1 整机的组成
• 3.2 智能控制单元的设计与实现
• 3.3 电路硬件的设计与实现
• 3.3.1 微处理器及其外围电路的设计
• 3.3.2 显示器的设计
• 3.3.3 红外遥控器和CPU 的接口
• 3.3.4 电机驱动的实现
• 3.3.5 位置反馈的设计
• 3.4 程序的设计与实现
• 3.4.1 主程序流程图及其说明
• 3.4.2 CPU 控制寄存器初始化
• 3.4.3 初始化外设
• 3.4.4 清看门狗
• 3.4.5 控制数据的采集
• 3.4.6 功能键盘扫描
• 3.4.7 键盘的处理和相应的工况处理
• 3.4.8 现场总线通接口
• 3.4.9 位置反馈电流的输出
• 3.5 本章小结
• 4 可靠性和抗干扰设计
• 4.1 干扰源及其抑制方法
• 4.1.1 传输通道干扰及抗干扰措施
• 4.1.2 电源干扰及抗干扰措施
• 4.2 硬件抗干扰措施
• 4.2.1 电源设计
• 4.2.2 屏蔽措施
• 4.2.3 地线设计
• 4.2.4 印刷电路板布线
• 4.2.5 元器件选择
• 4.3 软件抗干扰措施
• 4.3.1 数字滤波
• 4.3.2 软件陷阱
• 4.4 本章小结
• 5 整机全性能试验数据分析
• 6 全文总结
• 致谢
• 参考文献