基于无线通信技术的阀门定位器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于无线通信技术的阀门定位器，其中，包括：核心控制单元，所述核心控制单元连接有控制面板、压电阀单元、单作用定位器、模拟位置反馈模块、弹簧复位启动执行机构；所述核心控制单元包括：主板连接无线通信模块，所述无线通信模块包括：通信处理器、射频芯片、外围电路接口和无线收发天线。本发明专利技术采用了具有通信处理器、射频芯片、外围电路接口和无线收发天线的无线通信模块，使用了低功耗广域网技术，实现了低功耗、覆盖范围广的阀门定位。

Valve positioner based on wireless communication technology

【技术实现步骤摘要】
基于无线通信技术的阀门定位器
本专利技术涉及一种阀门定位器，尤其涉及一种基于无线通信技术的阀门定位器。
技术介绍
阀门定位器是调节阀的重要辅助装置，在石油、石化、水泥、冶金、火电等过程控制领域有着广泛的应用。目前，市面上大多数集散控制系统的阀门定位器采用MODBUS协议等有线方式通信，它是在应用层上传输报文的通信协议，在总线或网络设备之间提供主/从站通信。随着电子技术的不断发展，工业过程控制中对阀门定位器的性能要求日益提高，有线方式不适合在恶劣的现场环境中使用，无线阀门定位器可以弥补这个空缺，可以用在布线困难、较危险、腐蚀性较高等有线仪表不便使用的场合，在工业控制领域具有广阔的应用前景。阀门定位器作为测控系统中一个常用单元，无线化具有重要意义。然而，工厂现有系统通信体系完整，改变整体传输协议成本高、开发周期长，且不确定的信号干扰、网络延时等问题制约着无线阀门定位器在工业现场的普及。目前适用于工业现场的无线阀门定位器被国外仪表厂商垄断，其昂贵的价格和成套的技术使国内工厂望而却步。现有工业无线仪器仪表大多采用组成局域网或广域网的方式无线传输信息，但远距离和低功耗只能二选一，且存在丢包多、功耗大、电池寿命短的弊端。因此，本专利技术致力于提供一种低功耗、覆盖范围广的网络技术的阀门定位器
技术实现思路
本专利技术的上述目的是通过以下技术方案实现的：一种基于无线通信技术的阀门定位器，其中，包括：核心控制单元，所述核心控制单元连接有控制面板、压电阀单元、单作用定位器、模拟位置反馈模块、弹簧复位启动执行机构；所述核心控制单元包括：主板连接无线通信模块，所述无线通信模块包括：通信处理器、射频芯片、外围电路接口和无线收发天线。如上所述的基于无线通信技术的阀门定位器，其中，所述主板上设有：微处理器、I/P控制电路。如上所述的基于无线通信技术的阀门定位器，其中，还包电池，所述电池连接所述主板、所述无线通信模块进行供电。如上所述的基于无线通信技术的阀门定位器，其中，所述微处理器采用MSP430处理器。如上所述的基于无线通信技术的阀门定位器，其中，所述I/P控制电路、所述无线通信模块均通过UART串行接口与所述MSP430处理器进行数据通信。如上所述的基于无线通信技术的阀门定位器，其中，所述无线通信模块为：LoRa无线通信模块或NB-iot无线通信模块。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术采用了具有通信处理器、射频芯片、外围电路接口和无线收发天线的无线通信模块，使用了低功耗广域网技术，实现了低功耗、覆盖范围广的阀门定位。附图说明图1是本专利技术基于无线通信技术的阀门定位器的结构示意图；图2是本专利技术基于无线通信技术的阀门定位器的系统流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步描述：图1是本专利技术基于无线通信技术的阀门定位器的结构示意图，请参见图1，一种基于无线通信技术的阀门定位器，其中，包括：核心控制单元1，核心控制单元1连接有控制面板2、压电阀单元、单作用定位器3、模拟位置反馈模块4、弹簧复位启动执行机构；核心控制单元1包括：主板连接无线通信模块6，无线通信模块6包括：通信处理器、射频芯片、外围电路接口和无线收发天线。进一步的，主板上设有：微处理器、I/P控制电路。进一步的，还包电池7，电池7连接主板、无线通信模块6进行供电。进一步的，微处理器采用MSP430处理器。MSP430是16位的RISC低功耗微处理器，具有主动模式和六个软件可选的低功耗操作模式，该处理器将阀位信息通过UART串行接口发送至无线通信模块6。进一步的，I/P控制电路、无线通信模块6均通过UART串行接口与MSP430处理器进行数据通信。进一步的，无线通信模块6为：LoRa无线通信模块6或NB-iot无线通信模块6。具体的，在本专利技术实施过程中，采用LoRa方案：LoRa无线通信模块6通过异步串行方式和核心控制单元1连接。核心控制单元1控制调用执行参数或定位值模块、LoRa协议传输模块。在一些具体实施例中，微处理器采用MSP430处理器。MSP430是16位的RISC低功耗微处理器，具有主动模式和六个软件可选的低功耗操作模式，该处理器将阀位信息通过UART串行接口发送至LoRa无线通信模块6。核心控制单元1，存储并执行定位值采集、LoRa协议传输模块等主要软件功能模块。带LCD和按键的控制面板2用于实时显示测量的定位值。压电阀单元和单作用定位器3，模拟位置反馈模块4和弹簧复位气动执行机构5主要作为阀门定位器的启动和执行单元。LoRa无线通信模块6是高性能、低功耗的LoRa无线通信模块6，模块内嵌多种网络服务协议栈，可提供完善的短信和数据传输服务。模块通过UDP协议与远端的云服务器进行数据通信，可实现测量数据、工作状态、健康状况等信息的定期推送。采用LoRa模块具体具有以下优点：(1)低功耗。采用Aloha方法进行通讯，主控制器在正常情况下具有极低的工作电流和微小的休眠状态电流，只在节点有数据要发送的时候向网络同步数据。LoRa无线通信模块6在不通讯时处于休眠模式，延长电池7的使用寿命。(2)远距离。LoRa无线通信模块6基于线性调频扩频调制，可解调低于20dB的噪声。在理想条件，即相同的发射功率，天线增益和环境因素条件下，LoRa的通信距离是NB-IoT的4倍，是LTE的42倍。城镇可达2-5km，郊区可达15Km。降低通信速率换来了高灵敏度和可靠的网络连接，同时提高了网络效率并消除了干扰。(3)易扩展。LoRa扩频通信技术通信距离远，在较大范围内只使用一个网关即可连接区域内终端，大大降低了组网成本。此外，由于LoRa技术组成星形网络结构，具有安装工序简单、无需提前布线、组网灵活、通讯距离远、抗干扰能力强等优点，可实现多设备间的数据传输和远程维护，当用户需要升级时，经协商和授权后可远程对设备进行固件更新、维护等操作，可节省大量的人力和物力成本。更进一步的，在本专利技术的具体实施过程中，采用NB-IoT方案可以如下：NB-IoT无线通信模块6通过异步串行方式和核心控制单元1连接。核心控制单元1控制调用执行参数或定位值模块、NB-IoT协议传输模块。在一些具体实施例中，微处理器采用MSP430处理器。MSP430是16位的RISC低功耗微处理器，具有主动模式和六个软件可选的低功耗操作模式，该处理器将阀位信息通过UART串行接口发送至NB-IoT无线通信模块6。核心控制单元1，存储并执行定位值采集、NB-IoT协议传输模块等主要软件功能模块。带LCD和按键的控制面板2用于实时显示测量的定位值。压电阀单元和单作用定位器3，模拟位置反馈模块4和弹簧复位气动执行机构5主要作为阀门定位器的启动和执行单元。NB-IoT无线通信模块6是高性能、低功耗的NB-IoT无线通信模块6，模块内嵌丰富的网络服务协议栈，可提供完善的短信和数据传输服务。模块通过UD本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无线通信技术的阀门定位器，其特征在于，包括：核心控制单元，所述核心控制单元连接有控制面板、压电阀单元、单作用定位器、模拟位置反馈模块、弹簧复位启动执行机构；所述核心控制单元包括：主板连接无线通信模块，所述无线通信模块包括：通信处理器、射频芯片、外围电路接口和无线收发天线。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于无线通信技术的阀门定位器，其特征在于，包括：核心控制单元，所述核心控制单元连接有控制面板、压电阀单元、单作用定位器、模拟位置反馈模块、弹簧复位启动执行机构；所述核心控制单元包括：主板连接无线通信模块，所述无线通信模块包括：通信处理器、射频芯片、外围电路接口和无线收发天线。


2.根据权利要求1所述的基于无线通信技术的阀门定位器，其特征在于，所述主板上设有：微处理器、I/P控制电路。


3.根据权利要求1所述的基于无线通信技术的阀门定位器，其特征在于，还包电池，...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁亮，赵勇，王慧，刘志航，
申请(专利权)人：上海自动化仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31