智能阀门控制器的研究.doc

多功能智能型控制阀门研发制造项目可行性研究报告一、项目背景和目标随着工业自动化的不断发展，自动控制阀门在工业生产中扮演着重要的角色。

然而，传统阀门存在操作不灵活、控制精度不高等问题。

因此，本项目旨在研发制造一种多功能智能型控制阀门，通过引入先进的控制技术和智能化设计，提升阀门的性能和控制精度，以满足工业生产的需求。

二、市场分析1.阀门行业发展迅速，市场需求持续增长。

2.传统阀门存在操作不灵活、控制精度不高等问题，市场对高性能阀门的需求大。

3.智能化和自动化的发展趋势推动了多功能智能型控制阀门的需求增长。

4.目前市场上多功能智能型控制阀门的主要供应商较少，市场份额较为稳定。

三、技术可行性分析1.本项目引入先进的控制技术和智能化设计，将大大提升阀门的性能和控制精度。

2.借助先进的电子、电气和通信技术，实现数字化控制和远程监控，提高生产效率。

3.通过优化设计和材料选择，提高阀门的耐腐蚀、耐高温等性能。

四、经济可行性分析1.根据市场需求和竞争情况，本项目预计每年销售额达到1000万元。

2.根据初步估计，项目投资总额为500万元。

3.项目预计实现回报周期为3年。

4.经过市场分析和实际调研，项目具有良好的盈利能力和市场竞争力。

五、风险分析1.研发过程中可能会遇到技术难题和知识产权保护问题。

2.市场竞争激烈，需制定有效的市场营销策略。

3.原材料价格波动和市场需求下滑可能对项目经营产生不利影响。

4.政策法规变化对项目的生产和销售可能带来影响。

5.团队合作和管理能力也是项目成功的关键。

六、项目实施计划1.第一年：进行项目立项和市场调研，进行技术研发和设计工作。

2.第二年：开展原材料采购和生产线建设，进行产品试制和测试。

3.第三年：进行市场推广和销售，建立客户关系和售后服务体系。

七、项目经济效益评估根据预计销售额和投资总额，项目预计实现每年净利润为200万元，投资回报率为40%。

同时，项目实施后将提供就业机会，促进当地经济发展。

大连理工大学硕士学位论文井下智能阀门控制系统的技术研究与装置开发姓名：***申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：***20061201升Ｆ智能阀门控制系统的技术研究与装置丌发３阀门时间设定器装置所设计的阀门时间设定器装置如图３．１所示，阀门时间设定器即井下阀门控制系统中的上位机，主要任务是设定包括当前时间在内的八个时间数据，通过键盘对时间数据进行设定及修改，并且能够将数据结果同步显示在ＬＣＤ显示屏上，通过串口发送数据及指令，实现对下位机的控制。

图３．１上位机装置实图Ｆｉｇ．３．１Ｐｒａｃｔｉｃａｌｉｔｙｍａｐｏｆｔｈｅｕｐｐｅｒｃｏｍｐｕｔｅｒｄｅｖｉｃｅ由丁：阀门时间设定器装置需要经常被带到油井施工现场，因此需要将其设计为手持设备，所以Ｊ藏尽量减小其体积和重量【２１１。

考虑到以上因素，该装置共设计了５个按键，能够实现输入数据、修改数据和发送控制的全部功能。

而液晶显示屏也选择了屏幕较小，刚好能够满足信息显示要求的ＥＤＭｌ９２６４ＬＣＤ［２２１，如图３．２所示。

这种设计结构即可以满足上述减小体积总量的要求，又可以尽量节省功耗，增加电池的使用时间，减少电池的更换次数。

由两片ＭＡＸ２３２芯片组成的电平转换电路，保证了阀门时间设定装置与两种井下阀门控制板电平的兼容性，能够与两种不同的阀门控制板进行通讯。

手持设备需要在现场工作，在使用过程中可能出现电池电量不足的现象，使系统不能正常工作。

为了避免此种情况发生，设计了欠压报警电路，在装置的面扳上，有红色的ＬＥＤ作为提示，当电压下降到不足以维持系统工作的边界值时，红灯亮，提示用户近期内更换电池。

井下智能阀门控制系统的技术研究与装置丌发４１２５。

Ｃ井下阀门控制板装置所设计的井下阀门控制板装置（下位机）实图如图４，１所示，为１０ｘＳｃｍ的矩形电路板，其上包括了控制核心ＰＩＣ单片机、堵转电流检测模块、霍尔流量信号检测模块、阀门电机驱动模块和保护电路，正常计时状态丁作电流仅为Ｏ．６ｍＡ，可工作在１２５。

智能电气阀门定位器的研究分析摘要：以集成电路控制技术为基础的智能电气阀门定位器,已成为智能化气动执行器的核心控制部件。

智能电气阀门定位器结合气动执行器与其他设备在工业生产中应用,可大幅提高工业机器的生产效率。

本文根据智能电气阀门定位器结构特点、技术基础和应用实际,探讨其总体结构、硬件设计、软件设计等相关技术的研究进展,分析智能电气阀门定位器的研究现状,为今后装置电气阀门定位器的更新改造提供参考。

关键词：气动执行器智能电气阀门定位器集成电路控制阀门定位器在工业生产中占有极其重要的地位,它一定程度上它决定了工业生产过程控制的调节品质。

随着工业化水平的不断提高,阀门定位器也必须不断发展以满足过程控制品质需求。

智能电气阀门定位器的问世,是阀门定位器发展过程中的巨大进步。

智能化的电气阀门定位器克服了传统阀门定位器种种弊端,极大地提高了工作效率。

智能电气阀门定位器在国外研发与应用水平较高,而我国的智能电气阀门定位器的研究与应用,越来越不能满足我国工业化进程的要求。

1、智能电气阀门定位器研究与发展现状当前,由于我国工业化水平正在迅速上升期,我国机械制造业中对智能化的阀门定位器的应用渐趋频繁,但仍没有得到普遍应用。

为满足我国现阶段工业生产水平与技术需要,国内的专家学者,正在积极进行智能电气阀门定位器的研发和应用工作。

通常,气动执行装置由气动执行机构、阀门定位器和调节阀共同构成。

而电气阀门定位器是整个执行装置最核心的控制部件。

它通过动力源提供的动力,接收调节器的讯号,与阀位反馈装置捕获的阀位信息进行比较,调节执行装置的气压,通过联动装置调节生产设备的运行。

而国外研发的智能型和总线型的电气阀门定位器,已经集智能化、组态化和通用性于一体,安装后能够自动校准、能进行故障诊断与处理,并能够实时传输技术指标到上位机。

国内的阀门定位器大都基于喷嘴挡板工作原理,是前期吸收或模仿国外产品与技术的产物。

其特点是通用性差、结构复杂、故障率高、安装调试困难、性能指标不达标。

智能阀控制原理智能阀是一种利用现代科技手段实现自动控制的设备，能够根据预设的条件和要求对流体进行精确的控制。

智能阀控制原理是基于传感器、执行器和控制器的协同作用，通过感知环境和信号输入，实现对阀门的自动控制和调节。

一、传感器智能阀的控制原理首先要依靠传感器对环境和流体的参数进行感知和监测，以获取准确的输入信号。

常用的传感器有温度传感器、压力传感器、流量传感器和位移传感器等。

这些传感器能够将环境和流体的状态转化为电信号，并传输给控制器进行处理。

二、执行器执行器是智能阀控制原理的关键部分，负责根据控制信号驱动阀门的开启和关闭。

常见的执行器包括电动执行器、气动执行器和液动执行器等。

其中，电动执行器通过电能转化为机械能，通过驱动装置控制阀门的开闭；气动执行器则通过气动装置控制阀门的运动；液动执行器则通过液压装置实现对阀门的控制。

三、控制器控制器是智能阀控制原理的核心部分，负责接收传感器的信号，并根据预设的条件进行处理和判断，最后输出控制信号给执行器。

控制器可以根据不同的需求采用不同的控制算法，如PID控制算法、模糊控制算法和自适应控制算法等。

控制器的设计和优化能够实现对阀门的精确控制和调节。

四、智能化特性智能阀的控制原理还具备一些智能化特性，使其能够更好地适应实际应用场景和需求。

例如，智能阀可以具备自学习功能，通过学习和分析历史数据，不断优化控制算法，提高阀门的自适应能力。

同时，智能阀可以与其他设备和系统进行联动，实现自动化生产和智能化管理。

智能阀控制原理的应用非常广泛。

在工业领域，智能阀可以应用于各种工艺流程中，实现对液体、气体和蒸汽等流体的精确控制。

在建筑领域，智能阀可以应用于供暖、空调和给排水系统中，实现能源的节约和环境的保护。

在农业领域，智能阀可以应用于灌溉系统和农机设备中，实现对水资源的合理利用和农作物的高效生长。

智能阀控制原理是基于传感器、执行器和控制器的协同作用，通过感知环境和信号输入，实现对阀门的自动控制和调节。

信息技术的阀门智能控制系统的设计和分析摘要：工业向着智能化方向发展过程中，阀门控制系统并不是单纯局限机械手动阀门，对于机械手动阀门来讲，控制工作效率不高，并且安全性相对较差，不能展开智能操作。

在科技不断发展过程中，阀门智能控制逐渐将机械阀门控制渠道。

在进行阀门智能控制过程中，应注重对智能控制系统的设计运用，需保证其可以展开自动、手动切换，对故障做出判断，抗干扰性较强，能实现远程操作。

关键词：信息技术；智能控制系统；设计和分析信息技术不断发展中，广泛运用在各行业，阀门针对智能控制系统进行设计过程中，应加强对信息技术的运用，系统中可以将控制器作为基本核心，使阀门控制、检测、调节、执行进行组装，形成一体化结构。

系统在运行中，结合反馈机制，将控制、反馈信号之间展开对比，确保门阀控制的智能性[1]。

一、结合信息技术设计的阀门方面智能控制系统本研究当中，阀门方面智能控制系统，可以使控制、执行机体之间进行组合，结合控制系统将直接控制电机以及远程控制信号自动启动，能够使远程信号控制实现自动操作，也能展开现场控制操作，在操作结束以后，将获得的操作结果向上位机上传，判断操作结果，进而将反馈信号发送出来，优化阀门智能控制。

（一）硬件设计在进行硬件设计过程中，主要涉及到单元控制器、CAN通信接口以及控制器节点。

结合微控制器技术，展开阀门智能控制以及数字控制，通过CAN总线技术，建立两级总线系统，进而实施阀门远程控制以及集中控制。

系统当中运用的为CAN收发器与控制器之间进行结合通信接口，促进智能控制器与单元控制器开展节点通信，对于控制器来讲，型号为SJA1000，对于收发器来讲，型号为PCA82C250，可以实现对信号的快速发送以及接受，在微处理器方面，结合的为AT89C52单片机，并且在模块中，通过光电隔离电路运用，防止总线对系统产生干扰与影响。

就单元控制器来件，其在模块中使用了CPU框架，框架为两个。

在一级CPU当中，包含两个CAN接口，连接通信系统，并且和一、二级总线之间连接，其中两个总线进行传播时，速率可以存在差异。

智能阀门控制器的研究近年来阀门电动装置逐渐取代机械执行机构,成为一个不可或缺的执行单元在工业控制系统中.本文首先对阀门电动装置研究的现状及趋势做了介绍。

结合智能电动执行机构的特殊要求，对智能执行机构各个部分进行了设计和开发，该系统低功耗、耐高温、能长时间稳定运行在高温和恶劣的井下环境。

近年来,在智能仪器仪表的领域重点发展的技术是数据通信、智能现场设备和开放系统。

电动执行机构的实用阶段是控制系统的双向、全数字化、多站通信的发展、现场总线等。

智能电动执行机构近些年发展比较迅速。

我们分析了国内和国外的产品,我国电动执行结构还存在很多问题,控制精度较低、结构不合理、稳定性差等等,使得产品跟不上社会的步伐。

国外的产品虽好，但是价格就非常的贵，售后的服务也不是很好。

所以开发一套符合我们使用习惯的新型智能电动阀门执行机构的产品是十分有意义的。

总体设计方案智能电动执行机构是一个复杂的系统，它是集机、电、仪一体的机电一体化系统。

设计之初，要完成总体设计，总设的原则是简单实用、操作方便、安全可靠、技术先进。

这一主题的原则的优点在国内外同类产品的基础上争取一个突破和创新。

智能电动执行机构作为一种常规的仪器，它具有控制、检测等功能，系统由控制、通信、显示、保护等构成、我们把它分为两个部分：执行部分和控制部分；执行部分主要是电动机、传感器、各种部分等组成。

控制部分主要由PLC、马达、接触器等组成；通过图1可以看出，智能阀门控制是闭环控制，控制电机的运行主要由反馈信号和设置信号，控制精度较高。

系统硬件设计2.1设计原则2.1.1模块化的原则模块化的设计，基本设计思想是系统自上向下设计，把系统分为各个子系统，分别进行设计。

这样进行设计，方便检查缺陷和简化设计工作。

模块化设计系统为未来设计带来极大的便利,良好的模块设计可以使系统变成各个模块的组合。

2.1.2标准化的原则标准化包括两个方面：自定义标准和法定的标准，标准化的设计可以为今后的设计工作带来极大的便利。

1 智能阀门控制器系统1.1系统构成及工作原理智能阀门控制器为控制系统的核心，是将送油调节阀、溢流阀、电磁回油阀等融为一体的，具有高精度调节、压力上限保护、加荷卸荷换向、快速送回油等多种控制功能的机电一体化组合体。

智能阀门控制器接收传感器和定位探头等的信号后，通过阀门控制电机组件对阀门进行控制调节，实现对整个抗压试验过程的智能化自动控制。

同时进行力值采集和强度的计算、显示和数据的打印、保存，可以查询所保存的历史数据。

智能阀门控制器系统构成及工作原理框图如图1所示。

双阀液压试验机按“运行”和“确认”键后，进入加压控制程序：回油控制电机迅速关闭回油阀;同时送油控制电机迅速打开送油阀，使送油阀转到预设的快速上升送油位置，此时压台迅速上升，抗压夹具的上压板迅速靠近试块上表面。

当夹具压板与试块上表面接近到设定距离（2—3mm）时，压台定位探头上的黄色指示灯灭（蜂鸣器发出“嘟”的声响）;控制器接受到此信号后，立即驱动送油阀控制电机，迅速调整送油阀，使送油阀开度减少到预设的慢速送油位置，压台即由快速上升转入低速上升，抗压夹具上压板平缓地靠近试块上表面，直到与试块上表面接触，开始对试块加压;表盘指示值开始上升，控制器通过传感器检测到的压力信号也随表盘指针同步上升，控制器随即进入加荷速度自动控制状态。

控制器随时检测传感器输出的压力信号值并计算加荷速度，与加荷速度设定值进行比较后调整送油阀开度，使加荷速度在允许的范围内波动。

随压力的递增，控制器逐次刷新压力值直到试块破形。

试块一旦破形，控制器立即显示破形前的最大力值，并存入存储器，同时立即驱动回油控制电机打开回油阀、驱动送油控制电机关闭送油阀，迅速回油直到表盘指针回到零位，等待下一块试块的加压启动。

在下一块开始时，控制器显示本组试块的序号和数据处理后的强度值（MPa）。

重复以上过程，直到控制器确认本组最后一块试块测试完毕，即驱动微打印机打印本组试块测试结果，同时将此结果与试块编号、试验日期一起存入数据库，以备日后查询。