智能气动调节阀制造技术

智能气动调节阀属于液压气动及自动控制技术领域。包括控制单元、Ａ／Ｄ转换器、Ｄ／Ａ转换器、第一高速开关阀、第二高速开关阀、气动执行器、阀体、位移传感器，该实用新型专利技术由单片机和高速开关阀组成的智能控制器取代原来的定位器来控制气动调节阀。它充分利用了高速开关阀响应快、寿命长的优点和单片机可灵活编程的功能对气动调节阀实施控制；本实用新型专利技术不仅可以对阀位移反馈信号进行控制，也可以对温度、化学成分等某个具体的被控参数进行控制；具有控制精度高、响应速度快、死区可调范围宽、可靠性高、自适应能力强等优点，它能独立组成闭环控制系统，省去了调节仪表和电气定位器，因而具有很大的经济效益，对于不同的控制对象都能达到最佳的控制效果。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种调节阀，特别是一种利用单片机作为控制器；用两位两 通高速开关阀控制的智能气动调节阀，属于液压气动及自动控制

技术介绍
在气动调节阀中，气动执行机构以压縮空气为动力，接受调节仪表送出的控 制信号，控制调节机构中的阀门、挡板，改变被调介质的流量，实现生产过程的 自动化。定位器是气动执行机构最重要的辅助设备，它保证调节机构中的阀门、 挡板按设定的要求正确定位。常规定位器多为机械力平衡原理，它采用喷嘴挡板机构，可动件较多，容易 受温度波动、外界振动等干扰的影响，耐环境性差；弹簧的弹性系数在恶劣环境 下能发生改变，会造成调节阀非线性，导致控制质量下降；外界振动传到力平衡 机构，易造成部件磨损以及零点和行程漂移，也使定位器难以工作；由于喷嘴本 身的特性，定位器在稳定状态时也要大量消耗压縮空气，若使用定位器数量较多， 则能耗较大；而且喷嘴本身是一个潜在故障源，易被灰尘或污物颗粒堵住，使定 位器不能正常工作；常规定位器手动调校时需要使用专用设备、不隔离控制回路 是不可能的，且零点和行程的调整互相影响，须反复整定，费时费力。
技术实现思路
为了克服已有技术的不足和缺陷并充分利用现有技术，本技术利用单片 机作为控制器；用两位两通高速开关阀来控制气动调节阀，该装置由单片机和高 速开关阀组成的智能控制器取代原来的定位器，具有控制精度高、响应速度快、 死区可调范围宽、可靠性高、自适应能力强等优点，从而提高阀的定位能力。特 别要指出的是智能气动调节阀充分利用了单片机的功能,可以根据被控制参数 的变化直接控制调节阀,以组成闭环控制回路,省去了调节仪表,只要程序编得好 则可实施最佳的控制规律，达到最佳的控制效果。本技术是通过下述技术方案实现的。本技术包括控制单元、A/D转换器、D/A转换器、第一高速开关阀、第二高速开关阀、气动执行器、阀体、位 移传感器；其中控制单元包括接收模块、比较模块、控制模块。控制单元的输出 端通过D/A转换器分别与第一高速开关阀和第二高速开关阀的控制端连接；第 二高速开关阔的进气口与恒压气源连通，第二高速开关阀的排气口同时与气动执 行器的进气口和第一高速开关阀的进气口相连，第一高速开关阀的排气口与大气 连通；气动执行器的进气口与第一高速开关阀的进气口相连，气动执行器膜片下 面的刚性圆盘通过连杆与阀体的阀芯相连；阀体中的阀芯与位移传感器的输入端 相连，位移传感器的输出端经A/D转换器与控制单元的输入端连接；上位机信 号作为设定值，其输出端经A/D转换器与控制单元的输入端连接。所述的接收 模块通过A/D转换器接收阀体的阀位移反馈信号，比较模块将接收的阀位移反 馈信号与上位机指定的阀位值进行比较；如果比较有偏差，控制模块通过D/A 转换器控制第一高速开关阀和第二高速开关阀；所述的第一高速开关阀、第二高 速开关阀分别控制气动执行机构的进气量和排气量，以改变多弹簧气动薄膜执行 机构膜片上的压力，使膜片运动，从而带动阀体的阀芯运动。我们只要对单片机 编写一个好的自学习系统就可对气动调节阀实施智能控制。根据上位机对被控参数的设定值与阀芯位置的关系，气动执行器有三个动 作，即下行程、上行程和静止。其具体工作过程叙述如下下行程接收模块通过A/D转换器接收阀体阀芯的阀位移反馈信号，比较模 块将接收的阀位移反馈信号与上位机设定的阀位值进行比较；阀位移反馈信号小 于上位机设定的阀位值，控制模块通过D/A转换器向第一高速开关阀和第二高 速开关阀的控制端发送控制信号，第一高速开关阀此时处于关闭状态，第二高速 开关阀接受到控制信号处于开启状态；气体经过第二高速开关阀进入气动执行 器，随着进入气体量的增加，气动执行器内部气体压强增大，从而使气动执行器 膜片上表面的压力大于下面弹簧的张力，膜片向下运动，从而带动阀芯向下运动； 直到阀体阀芯的阀位移反馈信号与上位机设定的阀位值相等，而且气压对膜片的 作用力和下面弹簧的张力相平衡，第二高速开关阀关闭，气体不再进入，阔芯停 留在设定位置。上行程接收模块通过A/D转换器接收阀体阀芯的阀位移反馈信号，比较模 块将接收的阀位移反馈信号与上位机设定的阀位值进行比较；阀位移反馈信号大于上位机设定的阀位值，控制模块通过D/A转换器向第一高速开关阀和第二高 速开关阀的控制端发送控制信号，第二高速开关阀此时处于关闭状态，第一高速 开关阀接受到控制信号处于开启状态；气体经过第一高速开关阀流出气动执行 器，随着流出气体量的增加，气动执行器内部气体压强减小，从而使气动执行器 膜片上表面的压力小于下面弹簧的张力，膜片向上运动，从而带动阀芯向上运动； 直到阀体阀芯的阀位移反馈信号与上位机设定的阀位值相等，而且气压对膜片的 作用力和下面弹簧的张力相平衡，第一高速开关阀关闭，气体不再流出，阀芯停 留在设定位置。静止接收模块通过A/D转换器接收阀体阀芯的阀位移反馈信号，比较模块 将接收的阀位移反馈信号与上位机设定的阀位值进行比较；阀位移反馈信号等于 上位机设定的阀位值，控制模块通过D/A转换器向第一高速开关阀和第二高速 开关阀的控制端发送控制信号，第一高速开关阀和第二高速开关阀都处于关闭状 态，气体不进入也不流出，阀芯停留在初始位置。本技术的有益效果。本技术提供了一种智能气动调节阀，采用单片机和两只高速开关阀组 合，它充分利用了高速开关阀响应快、寿命长的优点和单片机可灵活编程的功能 可以对气动调节阀实施智能化控制；可灵活选择控制参数，进入接收模块的反馈 信号可以是位移传感器信号，如本技术中的阀位移反馈信号，也可以是温度、 化学成分等某个具体的被控参数；本技术具有控制精度高、响应速度快、死区可调范围宽、可靠性高、自适应能力强等优点，它能独立组成闭环控制系统,省去了调节仪表和电气定位器，因而具有很大的经济效益,对于不同的控制对象都能达到最佳的控制效果。附图说明图1是本技术智能气动调节阀的结构原理示意图。图中l控制单元、2A/D转换器、3D/A转换器、4第一高速开关阀、5第二 高速开关阀、6气动执行器、7阀体、8位移传感器；其中1控制单元包括9接 收模块、IO比较模块、ll控制模块。具体实施方式以下结合附图对本技术的具体实施方式作进一步描述。如图1所示，本技术包括控制单元l、 A/D转换器2、 D/A转换器3、第一高速开关阀4、第二高速开关阔5、气动执行器6、阀体7、位移传感器8;其中控制单元1包括接收模块9、比较模块10、控制模块11。第一高速开关阀4和第二高速开关阀5均为两位两通高速开关阀，其共同组成一组高速开关阀组，第一高速开关阀4为排气阀，第二高速开关阀5为进气阀；气动执行器6为多弹簧气动薄膜执行机构；控制单元1采用单片机或可编程控制器。控制单元1的输出端通过D/A转换器3分别与第一高速开关阀4和第二高速开关阀5的控制端连接；第二高速开关阀5的进气口与恒压气源连通，第二高速开关阀5的排气口分别与气动执行器6的进气口和第一高速开关阀4的进气口相连，第一高速开关阀4的排气口与大气连通；气动执行器6的进气口与第一高速开关阀4的进气口相连，气动执行器6膜片下面的刚性圆盘通过连杆与阀体7的阀芯相连；阀体7中的阀芯与位移传感器8的输入端相连，位移传感器8的输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能气动调节阀，包括控制单元（１）、Ａ／Ｄ转换器（２）、Ｄ／Ａ转换器（３）、第一高速开关阀（４）、第二高速开关阀（５）、气动执行器（６）、阀体（７）、位移传感器（８）；其中控制单元（１）包括接收模块（９）、比较模块（１０）、控制模块（１１），其特征在于控制单元（１）的输出端通过Ｄ／Ａ转换器（３）分别与第一高速开关阀（４）和第二高速开关阀（５）的控制端连接；第二高速开关阀（５）的进气口与恒压气源连通，第二高速开关阀（５）的排气口分别与气动执行器（６）的进气口和第一高速开关阀（４）的进气口相连，第一高速开关阀（４）的排气口与大气连通；气动执行器（６）的进气口与第一高速开关阀（４）的进气口相连，气动执行器（６）膜片下面的刚性圆盘通过连杆与阀体（７）的阀芯相连；阀体（７）中的阀芯与位移传感器（８）的输入端相连，位移传感器（８）的输出端经Ａ／Ｄ转换器（２）与控制单元（１）的输入端连接；上位机输出端通过Ａ／Ｄ转换器（２）与控制单元（１）的输入端连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄刘琦，王春杰，杨桂康，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]