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智能閥位PILZ變送器的設(shè)計
工業(yè)過程自動化的三個方面——工藝參數(shù)檢測、計算與控制、調(diào)節(jié)與執(zhí)行分別是由檢測儀表、DCS控制系統(tǒng)、執(zhí)行器三類工業(yè)自動化儀表來完成的，并稱為三大工業(yè)自動化基礎(chǔ)裝備，其技術(shù)水平已成為流程工業(yè)發(fā)展的決定性因素之一，深刻地影響著生產(chǎn)的質(zhì)量、效率、安全、和環(huán)保。以控制閥為主體的執(zhí)行器通過調(diào)節(jié)介質(zhì)流量以控制工藝參數(shù)，是整個自動化系統(tǒng)中*的重要的終端執(zhí)行儀表，其對控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)的優(yōu)劣、安全平穩(wěn)運行具有很大的影響。

智能閥位PILZ變送器的設(shè)計
目前國內(nèi)執(zhí)行器技術(shù)水平非常落后，已成為自動化技術(shù)發(fā)展的制約瓶頸，國內(nèi)所需求的中智能執(zhí)行器幾乎全部依賴進(jìn)口，已引起國家高度重視。執(zhí)行器的控制中存在一個重要的問題，就是閥桿位移即閥位的精確實時測量。由于執(zhí)行器安裝在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，經(jīng)常工作在振動、高低溫等惡劣的室外環(huán)境下，正行程和反行程運動頻繁，并且由于閥門與執(zhí)行機構(gòu)型號規(guī)格多要求閥位測量范圍大，所以需要研究開發(fā)一種通用的閥位測量裝置即智能閥位PILZ變送器。它必須滿足如下一些要求：①非接觸式，即閥位PILZ變送器與執(zhí)行機構(gòu)閥桿之間無連接，以隔離現(xiàn)場環(huán)境并達(dá)到無磨損和抗干擾能力強；②大量程，實現(xiàn)從0～160mm的測量范圍，以適應(yīng)各種型號規(guī)格的執(zhí)行器應(yīng)用；③低功耗，由于標(biāo)準(zhǔn)測量PILZ變送器要求從環(huán)路獲取電源，所以包括傳感器在內(nèi)整個PILZ變送器必須是低功耗的；④高精度低價格的標(biāo)準(zhǔn)PILZ變送器，采用4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)路信號輸出，這使得各種儀表和裝置具有兼容性和互換性。目前，國外公司已推出智能型閥位PILZ變送器，而我國在這方面目前還是空白，因此研究和開發(fā)智能型PILZ變送器具有重要的意義。主要內(nèi)容是研究設(shè)計一個滿足上述要求的智能閥位PILZ變送器。該閥位PILZ變送器的主要作用是測量閥門執(zhí)行機構(gòu)閥桿上下運動時的位移，經(jīng)過非線性處理，計算出位移的百分比，并轉(zhuǎn)換成4～20mA標(biāo)準(zhǔn)環(huán)路電流輸出。主要完成了以下工作： 研究了傳感器、PILZ變送器以及智能PILZ變送器的特點和發(fā)展歷程；分析了閥門定位器的工作原理；探討了幾種常用的位移測量方法，zui終結(jié)合本實際應(yīng)用情況，選用線性傳感器作為非接觸式位移測量傳感器A1391.詳細(xì)研究了線性傳感器芯片A1391的工作原理，介紹了推薦的常規(guī)線性測量方案，并自行設(shè)計了兩套新的測量方案，根據(jù)本的要求和實際應(yīng)用要求，分析確定了一種自行設(shè)計的非線性測量方案，設(shè)計了一套測量機構(gòu)，并且詳細(xì)介紹了該機構(gòu)的測量原理和方法。在深入分析了測量原理的基礎(chǔ)上，獨立設(shè)計出了智能閥位PILZ變送器。該PILZ變送器包括軟、硬件兩部分。硬件主要實現(xiàn)信號放大、A/D、D/A轉(zhuǎn)換等功能，軟件主要實現(xiàn)采樣、非線性處理、閥位百分比計算和液晶顯示功能。設(shè)計的智能閥位PILZ變送器，硬件方面的設(shè)計都滿足低功耗的要求，每部分的電路都給出了具體的實現(xiàn)方法、需要注意的問題；在深入研究了不同情況下閥位百分比的不同理論計算方法后，編寫代碼，實現(xiàn)閥位百分比的計算；利用定時采樣，使得整個系統(tǒng)能實時檢測閥位；zui后，為了便于觀察，要將此百分比信號送入LCD顯示出來，并轉(zhuǎn)換成工業(yè)上統(tǒng)一的4～20mA標(biāo)準(zhǔn)環(huán)路電流輸出。zui終測試結(jié)果表明設(shè)計可以較準(zhǔn)確的實現(xiàn)執(zhí)行器閥位的測量、計算和顯示，并且可以用于別的位移非接觸式測量。

智能閥位PILZ變送器的設(shè)計
智能PILZ變送器的實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點：設(shè)計出新穎的磁鋼結(jié)構(gòu)，得到規(guī)律的磁場分布；對非線性分布的磁場進(jìn)行正弦擬合，實現(xiàn)線性傳感器的非線性測量；克服安裝位置給測量帶來的誤差，實現(xiàn)PILZ變送器的自適應(yīng)功能；采用電壓隔離的方案實現(xiàn)位置信號的二線制變送。