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智能式阀门定位器硬件系统设计

作　者: 杨彦召
导　师: 李鸣
学　校: 南昌大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 智能阀门定位器系统硬件特性 LPC2290 电路设计
分类号: TH134
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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引　用: 1次
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内容摘要

在现代工业自动化控制中,工业过程控制的质量很大程度上取决于过程控制仪表性能的高低。气动调节阀是工业过程控制的重要调节机构,本文研究的智能阀门定位器是气动调节阀的核心附件,它能够显著改善阀门的动态特性,提高阀门的响应速度、定位精度以及控制灵活性。阀门定位器从二十世纪中期产生至今,经历了几个不同的发展阶段。目前智能式阀门定位器是国内外研究和使用的重点。本文主要针对智能式阀门定位器的硬件部分进行研究设计,并对定位器硬件控制系统的组成情况以及主要模块的特性进行了系统的分析研究,所做主要工作如下：1、根据目前国内、外对智能阀门定位器的研究,通过深入分析典型智能阀门定位器的结构,工作原理及其实现的功能,制定了以LPC2290为定位器核心的硬件系统方案,并预测了所设计的定位器硬件系统达到的性能指标。2、对智能阀门定位器硬件系统进行了特性分析。根据所制定的定位器硬件系统设计方案,在数学建模的基础上详细分析了所设计的智能阀门定位器硬件系统主要模块的动、静态特性、工作原理及其对定位器控制系统的作用和影响。3、根据之前所做工作,对定位器硬件系统进行了详细设计。本文根据智能阀门定位器硬件控制系统要求,设计并实现了以LPC2290为核心的各部分硬件电路模块,并采用了功能强大的电子电路仿真软件Multisim进行电路仿真实验,对电路的相关参数进行了分析,并对关键的信号调理电路进行了PCB制板和器件焊接,测试其性能达到了预期效果。通过整个硬件系统的电路设计分析,最终完成了预先制定的智能阀门定位器硬件系统整体设计方案。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第1章绪论  8-13
  1.1 引言  8
  1.2 阀门定位器发展概况及现状  8-11
  1.3 定位器的作用  11-12
  1.4 课题的研究内容  12-13
第2章智能阀门定位器整体方案设计  13-22
  2.1 智能式阀门定位器的结构及工作原理  13-14
  2.2 智能式阀门定位器的硬件组成及实现功能  14-16
    2.2.1 定位器硬件组成  14-15
    2.2.2 智能阀门定位器主要实现的功能  15-16
  2.3 所设计智能阀门定位器硬件系统方案  16-20
  2.4 所设计的定位器硬件系统满足的性能标准  20-21
  2.5 本章小结  21-22
第3章智能阀门定位器控制系统特性分析  22-37
  3.1 定位器的特性  22-26
    3.1.1 作用方式  22
    3.1.2 输入信号范围  22
    3.1.3 输入信号与阀门开度之间关系  22-26
  3.2 定位器硬件系统特性分析  26-36
    3.2.1 PWM控制器特性  27
    3.2.2 压电阀流量特性  27-31
    3.2.3 气动执行机构特性  31-34
    3.2.4 阀位反馈模块  34-36
  3.3 本章小结  36-37
第4章智能阀门定位器硬件系统核心电路设计  37-71
  4.1 I/V转换电路  37-51
  4.2 A/D转换电路  51-52
  4.3 D/A转换  52-54
  4.4 V/I转换  54-63
  4.5 压电阀(I/P)驱动  63-64
  4.6 阀位反馈电路  64-70
  4.7 本章小结  70-71
第5章智能阀门定位器硬件系统辅助电路设计  71-78
  5.1 按键  71
  5.2 液显驱动电路  71-72
  5.3 CAN总线接口  72-73
  5.4 UART串口  73
  5.5 数字量输入输出  73-74
  5.6 复位电路设计  74
  5.7 电源电路  74-77
  5.8 本章小结  77-78
第6章总结与展望  78-80
  6.1 工作总结  78
  6.2 展望  78-80
致谢  80-81
参考文献  81-84
攻读学位期间的研究成果  84

智能式阀门定位器硬件系统设计

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