引言：介紹了一種閘閥電動執行器的控制器。該控制板選用MOTOROLA企業的8位微控制器做為控制單元，用功率器件做為電機驅動器模塊，完成了一個集自動控制系統、手動調節、狀態檢測等基本功能于一體的智能控制系統。該體系適用各種工業生產調壓閥。
關鍵字：閘閥電動執行器；控制器；MC68HC908SR12
前言
水、汽、油等液體與產業發展擁有緊密聯系，而液體在工業上的使用離不了管道網系統軟件，有管道網必定有閥門。由于工控自動化的發展趨勢，傳統式的手工機械調節方式在很多場所已不再可用。要實現管道網系統軟件的工控自動化管理方法，也是離不了電動調節閥這一管道網系統軟件里的執行器。在一些使用場所，對閥體的操縱不單單是簡單開關控制，還牽涉到開啟度操縱及其總流量等各種關系操縱，他們閘閥電動執行器控制板的智能性提出了更高的需要。原文中運用微控制器設計了一種閘閥自動控制系統實現了閥門執行機構操縱的智能化系統。
1系統軟件原理和作用
閘閥的控制量為閥門開度，在使用場所往往會依據現實必須將閘閥開或關，或是調到一定程度，乃至動態性的以某類規律性電源開關。在傳統式的仿真模擬控制方式選用時長、電流的大小來表明閘閥的打開方向。因為危害時長、電流量(工作電壓)等技術參數的要素許多，因而表明的打開視角與氣動閥門的實際位置不容易做到同歩，經常會出現顯著的偏差［3］。與此同時，簡單模擬量控制給予的數據非常不足，不利系統軟件的調節和維修。我設計方案的全智能自動控制系統選用智能化的辦法來操縱電動執行器運作。其控制器系統構成如下圖1所顯示。
選用MOTOROLA企業片式微控制器和外場處理芯片構成智能化系統的部位控制單元，接受統一的規范直流信號(如4～20mA的電流信號)，經信號分析及A/D變換送往微控制器，微處理器將解決前的數據信息送往表明模塊表明調整結論，計算解決后造成的控制信號推動交流電動機。除此之外，系統軟件帶通信作用，能夠接受上位機軟件的命令，開展遠程控制計算機控制。與此同時還可以在控制器當地的觸摸屏一體機上根據菜單欄和按鍵完成當場手動控制。
關鍵功能描述：
(1)一體化總體設計，立即接受4～20mA/4～12mA/12～20mA/0～5V/1～5V等控制信號，導出防護的4～20mA閥位反饋信號；
(2)具備模擬仿真運作作用，并可依據客戶設置的總流量特性曲線運作；
(3)控制信號短路常見故障分辨、警報及維護作用。短路問題時可讓執行器或開、或關、或保特、或在0～100%中間預設的任何值；
(4)數字顯示，表明操縱信號值、閥位值、常見故障類型；
(5)RS485遠程控制通信作用，根據通信協議在上位機軟件開展程序編寫組態軟件，對全過程量、開關量作數據信息或圖像處理。
(6)閘閥行程安排自整定，輸出數字信號自校準。
2系統硬件構成
控制器依據智能化系統、穩定性高、抗干擾性強、低成本等標準，操縱關鍵選用8位微控制器MC68HC908SR12(SR12)，電機控制系統的主電路選用電力電子學完成。SR12具備速度更快、作用強和價錢劣等特性。其最大輸出功率可以達到8MHz，有512字節數的片內RAM、12K字節數的片內FLASH儲存器，14路10位A/D，及SCI、I2C、SPI等通訊接口［1，4］。
系統應用SR12內部結構的A/D開展閘閥部位數據信號及鍵入控制信號的收集，運用PWM導出通過過濾前的部位數據信號，運用I2C系統總線與外部存儲器AT24C08開展通信存儲設置值，運用SCI插口根據MAX485與上位機軟件開展數據傳輸，靈活運用了該處理芯片的內部資源，節省了費用。
2.1數據信號鍵入一部分
運用SR12內部結構A/D變換，將鍵入的數字信號和閘閥部位意見反饋的數字信號開展量化分析。選用REF02做為A/D的基準電壓，其環境溫度飄移指數為3PPM/℃。
2.2數據信號導出一部分
SR12有3安全通道8位快速PWM，每一個安全通道有自主的電子計數器，可挑選PWM鍵入數字時鐘以形成各種各樣PWM工作頻率，并有全自動相位差操縱。運用在其中一路PWM做為模擬量輸出數據信號，其他雙路做為電機控制系統數據信號。與此同時挑選I/O口PTB6做為電磁閥開關量輸入輸出的控制信號。
2.3輸出防護
系統軟件在工業生產當場使用中，牽涉到各種各樣儀表盤、感應器及執行器，會因為各種原因引進信號干擾及其各種各樣風險的強電壓信號。以便保證系統的可靠，確保檢驗的合理性和運作的穩定性，選用光電耦合器LOC210對輸出數據信號開展防護，如下圖2所顯示。
圖2中，左邊有CPU系統軟件的數據地，右邊有外界系統軟件的地。與此同時，外界體系的開關電源與內部系統的電源充分防護。
2.4通信一部分
為了能進行工業生產當場遠程操作和組合的必須，系統軟件適用RS485通訊方式。脈沖信號變換處理芯片選用MAX485。具體工作的時候，能夠與上位機軟件開展遠程控制通信，開展運行方式設置并監管運行狀態。
2.5電機驅動器一部分
電動機的推動選用電力工程開關元件雙向可控硅BTA16。雙向可控硅具備電源開關速度更快、使用壽命長、無火苗和拉弧狀況等特性［2］，確保執行器在高熱標準下的長期性靠譜運作，與此同時有利于對電動機的維護。主電路與CPU中間選用光電耦合器MOC302X推動，如下圖3所顯示，圖上ZL為電機負載。
在設計中，MOC3020的二極管精子活動率電流量為15mA,MOC3021和MOC3023各自為8mA和3mA，因此能夠由MC68HC908SR12的I/O口選用灌電流量方法立即推動。在具體工作的時候RC吸取控制回路的具體主要參數必須依據電機參數(ZL)的差異明確。
需要注意的是，MOC302X的抗壓是400V，假如電動機必須運行在380V下或是電動機的反電勢較為過大時，要采用MOC308X系列產品。
3軟件開發
控制板的系統關鍵是通過源程序、工業觸摸屏程序處理及全自動調節、故障處理、A/D變換和數據處理方法、手動控制故障處理等程序段構成。主操作程序如下圖4所顯示。
在運行情況下，分辨各種各樣常見故障情況，發覺常見故障，馬上警報表明，與此同時導出一組電磁閥開關量數據信號給客戶，并斷開電動機開關電源。
系統軟件選用4個鍵重復使用的辦法完成系統的調節及主要參數設置。4個鍵的界定各自為F(Function)、U(Up)、D(Dowm)、S(Shift)。F為功能按鍵，按此鍵進到設置菜單，數次按F鍵后可撤出菜單欄。U、D鍵各自意味著提升和減少現階段標值或開展主要參數挑選，在手動控制中意味著往上或往下命令。S為轉換鍵，可以改變現階段鍵入聚焦點，相互配合U、D鍵，能夠很方便的完成隨意數字的鍵入。
在電動機控制系統上選用PID調整，避免了超調量、震蕩的產生，與此同時可選擇立即控制算法和占比 步進電機操縱等控制方式，使體系能適合不一樣種類的電動機。
系統軟件的軟件開發促使可隨時隨地調節閘閥兩邊部位，只需調整好行程開關后作一次自整定(F、S鍵與此同時按住10s)就可以，巨大地區便了客戶。系統軟件還給予RS485通信協議，客戶能通過上位機軟件程序編寫控制閥門，使閘閥連接網絡通信及計算機系統控制更為便捷。
4結語
該體系的每個關鍵程序模塊集中化在片式微控制器中，降低了體系的成本費，提高了穩定性，減少了大小，可同時組裝于電動執行機構內部結構而不用修改原機械機構，這不但方便了目前執行器的生產制造，也有益于原來舊設備的更新改造。與此同時，系統軟件的硬件開發綜合考慮了工業生產現場的自然環境狀況，采用了健全的反干擾對策和常見故障保障措施，使體系能適用工業生產現場的自然環境。
該系統軟件已具體建成投產，現階段在各類工業生產條件下運作優良。
論文參考文獻
［1］張友德.M68HC08系列產品單片機原理與運用［M］.上海市：上海復旦大學出版社出版，2001.
［2］王兆安.電力電子學［M］.北京市：機械工程出版社出版，2001.
［3］張衛華.電動調節閥智能化自動控制系統的研發［J］.青島市大學學報，2003，16(3)：79-82.
關鍵字：閘閥電動執行器；控制器；MC68HC908SR12
前言
水、汽、油等液體與產業發展擁有緊密聯系，而液體在工業上的使用離不了管道網系統軟件，有管道網必定有閥門。由于工控自動化的發展趨勢，傳統式的手工機械調節方式在很多場所已不再可用。要實現管道網系統軟件的工控自動化管理方法，也是離不了電動調節閥這一管道網系統軟件里的執行器。在一些使用場所，對閥體的操縱不單單是簡單開關控制，還牽涉到開啟度操縱及其總流量等各種關系操縱，他們閘閥電動執行器控制板的智能性提出了更高的需要。原文中運用微控制器設計了一種閘閥自動控制系統實現了閥門執行機構操縱的智能化系統。
1系統軟件原理和作用
閘閥的控制量為閥門開度，在使用場所往往會依據現實必須將閘閥開或關，或是調到一定程度，乃至動態性的以某類規律性電源開關。在傳統式的仿真模擬控制方式選用時長、電流的大小來表明閘閥的打開方向。因為危害時長、電流量(工作電壓)等技術參數的要素許多，因而表明的打開視角與氣動閥門的實際位置不容易做到同歩，經常會出現顯著的偏差［3］。與此同時，簡單模擬量控制給予的數據非常不足，不利系統軟件的調節和維修。我設計方案的全智能自動控制系統選用智能化的辦法來操縱電動執行器運作。其控制器系統構成如下圖1所顯示。
選用MOTOROLA企業片式微控制器和外場處理芯片構成智能化系統的部位控制單元，接受統一的規范直流信號(如4～20mA的電流信號)，經信號分析及A/D變換送往微控制器，微處理器將解決前的數據信息送往表明模塊表明調整結論，計算解決后造成的控制信號推動交流電動機。除此之外，系統軟件帶通信作用，能夠接受上位機軟件的命令，開展遠程控制計算機控制。與此同時還可以在控制器當地的觸摸屏一體機上根據菜單欄和按鍵完成當場手動控制。
關鍵功能描述：
(1)一體化總體設計，立即接受4～20mA/4～12mA/12～20mA/0～5V/1～5V等控制信號，導出防護的4～20mA閥位反饋信號；
(2)具備模擬仿真運作作用，并可依據客戶設置的總流量特性曲線運作；
(3)控制信號短路常見故障分辨、警報及維護作用。短路問題時可讓執行器或開、或關、或保特、或在0～100%中間預設的任何值；
(4)數字顯示，表明操縱信號值、閥位值、常見故障類型；
(5)RS485遠程控制通信作用，根據通信協議在上位機軟件開展程序編寫組態軟件，對全過程量、開關量作數據信息或圖像處理。
(6)閘閥行程安排自整定，輸出數字信號自校準。
2系統硬件構成
控制器依據智能化系統、穩定性高、抗干擾性強、低成本等標準，操縱關鍵選用8位微控制器MC68HC908SR12(SR12)，電機控制系統的主電路選用電力電子學完成。SR12具備速度更快、作用強和價錢劣等特性。其最大輸出功率可以達到8MHz，有512字節數的片內RAM、12K字節數的片內FLASH儲存器，14路10位A/D，及SCI、I2C、SPI等通訊接口［1，4］。
系統應用SR12內部結構的A/D開展閘閥部位數據信號及鍵入控制信號的收集，運用PWM導出通過過濾前的部位數據信號，運用I2C系統總線與外部存儲器AT24C08開展通信存儲設置值，運用SCI插口根據MAX485與上位機軟件開展數據傳輸，靈活運用了該處理芯片的內部資源，節省了費用。
2.1數據信號鍵入一部分
運用SR12內部結構A/D變換，將鍵入的數字信號和閘閥部位意見反饋的數字信號開展量化分析。選用REF02做為A/D的基準電壓，其環境溫度飄移指數為3PPM/℃。
2.2數據信號導出一部分
SR12有3安全通道8位快速PWM，每一個安全通道有自主的電子計數器，可挑選PWM鍵入數字時鐘以形成各種各樣PWM工作頻率，并有全自動相位差操縱。運用在其中一路PWM做為模擬量輸出數據信號，其他雙路做為電機控制系統數據信號。與此同時挑選I/O口PTB6做為電磁閥開關量輸入輸出的控制信號。
2.3輸出防護
系統軟件在工業生產當場使用中，牽涉到各種各樣儀表盤、感應器及執行器，會因為各種原因引進信號干擾及其各種各樣風險的強電壓信號。以便保證系統的可靠，確保檢驗的合理性和運作的穩定性，選用光電耦合器LOC210對輸出數據信號開展防護，如下圖2所顯示。
圖2中，左邊有CPU系統軟件的數據地，右邊有外界系統軟件的地。與此同時，外界體系的開關電源與內部系統的電源充分防護。
2.4通信一部分
為了能進行工業生產當場遠程操作和組合的必須，系統軟件適用RS485通訊方式。脈沖信號變換處理芯片選用MAX485。具體工作的時候，能夠與上位機軟件開展遠程控制通信，開展運行方式設置并監管運行狀態。
2.5電機驅動器一部分
電動機的推動選用電力工程開關元件雙向可控硅BTA16。雙向可控硅具備電源開關速度更快、使用壽命長、無火苗和拉弧狀況等特性［2］，確保執行器在高熱標準下的長期性靠譜運作，與此同時有利于對電動機的維護。主電路與CPU中間選用光電耦合器MOC302X推動，如下圖3所顯示，圖上ZL為電機負載。
在設計中，MOC3020的二極管精子活動率電流量為15mA,MOC3021和MOC3023各自為8mA和3mA，因此能夠由MC68HC908SR12的I/O口選用灌電流量方法立即推動。在具體工作的時候RC吸取控制回路的具體主要參數必須依據電機參數(ZL)的差異明確。
需要注意的是，MOC302X的抗壓是400V，假如電動機必須運行在380V下或是電動機的反電勢較為過大時，要采用MOC308X系列產品。
3軟件開發
控制板的系統關鍵是通過源程序、工業觸摸屏程序處理及全自動調節、故障處理、A/D變換和數據處理方法、手動控制故障處理等程序段構成。主操作程序如下圖4所顯示。
在運行情況下，分辨各種各樣常見故障情況，發覺常見故障，馬上警報表明，與此同時導出一組電磁閥開關量數據信號給客戶，并斷開電動機開關電源。
系統軟件選用4個鍵重復使用的辦法完成系統的調節及主要參數設置。4個鍵的界定各自為F(Function)、U(Up)、D(Dowm)、S(Shift)。F為功能按鍵，按此鍵進到設置菜單，數次按F鍵后可撤出菜單欄。U、D鍵各自意味著提升和減少現階段標值或開展主要參數挑選，在手動控制中意味著往上或往下命令。S為轉換鍵，可以改變現階段鍵入聚焦點，相互配合U、D鍵，能夠很方便的完成隨意數字的鍵入。
在電動機控制系統上選用PID調整，避免了超調量、震蕩的產生，與此同時可選擇立即控制算法和占比 步進電機操縱等控制方式，使體系能適合不一樣種類的電動機。
系統軟件的軟件開發促使可隨時隨地調節閘閥兩邊部位，只需調整好行程開關后作一次自整定(F、S鍵與此同時按住10s)就可以，巨大地區便了客戶。系統軟件還給予RS485通信協議，客戶能通過上位機軟件程序編寫控制閥門，使閘閥連接網絡通信及計算機系統控制更為便捷。
4結語
該體系的每個關鍵程序模塊集中化在片式微控制器中，降低了體系的成本費，提高了穩定性，減少了大小，可同時組裝于電動執行機構內部結構而不用修改原機械機構，這不但方便了目前執行器的生產制造，也有益于原來舊設備的更新改造。與此同時，系統軟件的硬件開發綜合考慮了工業生產現場的自然環境狀況，采用了健全的反干擾對策和常見故障保障措施，使體系能適用工業生產現場的自然環境。
該系統軟件已具體建成投產，現階段在各類工業生產條件下運作優良。
論文參考文獻
［1］張友德.M68HC08系列產品單片機原理與運用［M］.上海市：上海復旦大學出版社出版，2001.
［2］王兆安.電力電子學［M］.北京市：機械工程出版社出版，2001.
［3］張衛華.電動調節閥智能化自動控制系統的研發［J］.青島市大學學報，2003，16(3)：79-82.
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