數字智能流量調節裝置的製作方法
2023-11-08 02:19:57
專利名稱：數字智能流量調節裝置的製作方法
技術領域：
一種數字智能流量調節裝置，屬於熱工過程變量調節領域，尤其是流量調節領域。
背景技術：
傳統的模擬式流量調節系統通常由流量計、差壓變送器、控制器、氣動或電動調節閥等部分組成(圖1)，每臺現場儀表設備需要逐一通過雙絞線或屏蔽線與控制室儀表相聯，以4～20mA模擬信號方式進行控制，其設備和電氣連接比較複雜，投資大。
現有模擬式差壓變送器的輸出為4～20mA信號，智能差壓變送器在4～20mA迴路中添加了數字通信的信號，但其能力受到低通信速率的制約(圖3)。電動或氣動調節閥存在的問題是調節範圍小，關不嚴，動作遲鈍，壽命較短，選型複雜。
現場總線控制系統可實現現場儀表與控制室之間全數位化的雙向通信，使基本控制功能徹底下放到現場，是新一代的全分布式系統。實際使用的問題是缺少具有基本控制功能的現場智能儀表和設備。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種數字智能流量調節裝置，採用全數位化控制技術，具有現場智能調節流量的功能，特別適合用於現場總線控制系統。
本實用新型的特徵在於，它含有孔板節流裝置和數碼調節閥，裝在同一個工藝管道上；智能差壓變送器，它含有差壓傳感元件，它的輸入端和上述孔板節流裝置的差壓信號輸出端相連；振蕩器和調解器，它的輸入端和上述差壓傳感器的輸出端相連；A/D轉換器，它的輸入端和上述振蕩器和調解器的輸出端相連；微處理器，它的輸入端和上述A/D轉換器的輸出端相連；它的PIO輸出端與上述數碼調節閥的輸入端相連；它的COM輸入/輸出端與外界的微機的COM輸入/輸出端相連。
所述的微處理器是Micro16所述的A/D轉換器是AIN5501；所述的差壓變送器中的差壓傳感元件是電容式或電感式差壓傳感元件；所述的數碼調節閥參見已公開的實用新型專利CN 2584978Y；所述的節流裝置中的測量元件是孔板，或是噴嘴。
本實用新型為具有基本控制功能的現場數字智能流量調節裝置，所用智能差壓變送器內含微處理器，可獨自實現採樣、線性化以及PID調節算法等功能，並採用二進位數碼信號直接控制數碼調節閥調節流量，完全不需要經過控制室的主控系統，這樣就節省了控制儀表出入接口的A/D和D/A轉換裝置，以及現場與控制室之間的大量聯接導線，並消除了現場儀表與控制儀表的輸入/輸出處存在的「瓶頸」現象，提高了檢測與控制的精度和整個系統的實時性與可靠性。
使用證明本實用新型所述裝置結構簡單、反應迅速、調節平穩、抗幹擾性強，能在免維護條件下長期連續運行，可用於需要流量調節熱工過程的各個工業生產和科學研究領域，尤其適用於現場總線控制系統。
圖1，傳統的模擬式流量調節系統原理圖。
圖2，數字智能流量調節系統原理圖。
圖3，傳統的智能差壓變送器工作原理圖。
圖4，本實用新型提出的智能差壓變送器工作原理圖。
具體實施方式
請見圖2，在同一工藝管道上按規定的間隔裝上數碼調節閥和孔板節流裝置，通過引壓管將孔板前後的差壓信號連接到智能差壓變送器。
請見圖4，將變送器內微處理器PIO接口輸出端接到數碼調節閥的輸入端上，將COM輸入/輸出端與位於控制室的微機的COM輸入/輸出端相接。
變送器內差壓傳感元件檢測到來自孔板節流裝置的差壓信號，經振蕩器和調解器以及A/D轉換器變成數字量輸入微處理器，經過線性化以及PID控制算法等處理，由PIO接口輸出二進位數碼控制信號到數碼調節閥的電磁驅動結構，觸發相應的開閉動作，從而控制閥體內相應通道的開閉，達到流量調節的目的。智能差壓變送器的量程重置、常數設定、診斷和組態等功能由控制室的微機完成。
A/D轉換器和微處理器的具體接線方法以及各種PID調節算法屬於現有技術，不予詳述。
權利要求1.數字智能流量調節裝置，含有差壓變送器、調節閥和孔板節流裝置，其特徵在於，它含有孔板節流裝置和數碼調節閥，裝在同一個工藝管道上；智能差壓變送器，它含有差壓傳感元件，它的輸入端與上述孔板節流裝置的差壓信號輸出端相連；振蕩器和調解器，它的輸入端與上述差壓傳感元件的輸出端相連；A/D轉換器，它的輸入端與上述振蕩器和調解器的輸出端相連；微處理器，它的輸入端和上述A/D轉換器的輸出端相連；它的PIO輸出端與上述數碼調節閥的輸入端相連；它的COM輸入/輸出端與外界的微機的COM輸入/輸出端相連。
2.根據權利要求1所述的數字智能流量調節裝置，其特徵在於所述的微處理器是Micro16。
3.根據權利要求1所述的數字智能流量調節裝置，其特徵在於所述的A/D轉換器是AIN5501。
4.根據權利要求1所述的數字智能流量調節裝置，其特徵在於所述的差壓變送器中的差壓傳感元件是電容式或電感式差壓傳感元件。
專利摘要數字智能流量調節裝置，屬於過程變量調節領域，它含有裝在同一工藝管道上的數碼調節閥和孔板節流裝置，輸入為經引壓管從上述孔板前後取得的差壓信號的智能差壓變送器。在變送器內部含有輸入端與差壓傳感元件輸出端相連的振蕩器和調解器，輸入端與振蕩器和調解器的輸出端相連的A/D轉換器，輸入端與A/D轉換器輸出端相連的微處理器。微處理器的PIO輸出端與數碼調節閥的輸入端相連，COM輸入/輸出端與位於控制室的微機相連，微處理器具有PID調節算法等功能。本實用新型結構簡單、反應迅速、調節平穩、抗幹擾性強，能在免維護條件下長期連續運行，可用於需要流量調節的各個工業生產和科學研究領域，尤其適用於現場總線控制系統。
文檔編號G05D7/06GK2755656SQ200420009958
公開日2006年2月1日 申請日期2004年12月17日 優先權日2004年12月17日
發明者仲朔平, 查美生 申請人:清華大學