一种数字式智能型阀门定位器

摘要

本发明公开了一种数字式智能型阀门定位器，具体涉及流程工业智能化控制领域，包括气动调节阀，所述气动调节阀，所述气动调节阀包括缸体，所述缸体内部两端均设有机械限位，所述缸体内部滑动连接有阀杆，所述缸体顶部设有第一气源入口，所述缸体底部设有第二气源入口。本发明通过第一压电阀和第二压电阀配合微处理器工作，CPU分别在两个机械限位记忆零点位置和100％点位置，并根据预设的精度等级进行均分信号，并记忆均分信号数量，实现阀杆自动行程定位，发送数字信号，提高控制精度，结构简单，便于维护，通过保位阀实现阀杆的保位，除了工作以外不需要耗气，节约能源，而且断电或断气可以选择保位或复位，节能环保。

说明书

技术领域

本发明涉及流程工业智能化控制领域，更具体地说，本发明涉及一种数字式智能型阀门定位器。

背景技术

智能阀门定位器，又称气动阀门定位器，是调节阀的主要附件，通常与气动调节阀配套使用，它接受调节器的输出信号，然后以它的输出信号区控制气动调节阀，当调节阀动作后，阀杆的位移又通过机械装置反馈到阀门定位器，阀位状态通过电信号传给上位系统。

目前市场上的阀门定位器多采用的是喷嘴挡板型阀门定位器，其原理是通过将上位机的模拟信号转换成气压信号，气压信号通过喷嘴挡板及复杂的传动机构与阀位反馈信号相连接，达到调节的目的，其结构复杂，原理就是要依靠持续喷出相应的气体保持阀位，当气源中断无法实现保位的目的，同时耗气量也大。

喷嘴挡板型阀门定位器工作时就需要持续消耗压缩气体，而且断气后只能复位，不能实现实现断电保位和复位功能，需要持续消耗压缩气体，造成资源的浪费，很不环保，而且成本较高，保位必须另外增加电磁阀组才能实现。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种数字式智能型阀门定位器，通过第一压电阀和第二压电阀配合微处理器工作，CPU分别在两个机械限位记忆零点位置和100％点位置，并根据预设的精度等级进行均分信号，并记忆均分信号数量，实现阀杆自动行程定位，发送数字信号，提高控制精度，结构简单，便于维护，通过保位阀实现阀杆的保位，除了工作以外不需要耗气，节约能源，而且断电或断气可以选择保位或复位，节能环保。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种数字式智能型阀门定位器，包括气动调节阀，所述气动调节阀，所述气动调节阀包括缸体，所述缸体内部两端均设有机械限位，所述缸体内部滑动连接有阀杆，所述缸体顶部设有第一气源入口，所述缸体底部设有第二气源入口，所述缸体一侧设有气源出口，所述气动调节阀的连接端设有保位阀，所述第一气源入口一侧设有第一压电阀，所述第二气源入口一侧设有第二压电阀，所述气动调节阀的气源出口处设有阀杆反馈机构，所述阀杆反馈机构的连接端设有位置反馈传感器，所述位置反馈传感器的连接端设有微处理器，所述微处理器的连接端设有上位机和气动执行机构，所述气动执行机构与微处理器之间连接有设备检测模块，所述第一压电阀和第二压电阀均与气动执行机构电性连接。

在一个优选地实施方式中，所述上位机包括显示屏、第一警报器和第二警报器，所述显示屏用于显示各零部件工作参数和阀杆的运动位置，所述第一警报器用于气动调节阀卡阻故障的报警，所述第二警报器用于气动执行机构工作故障的报警。

在一个优选地实施方式中，所述上位机内部设有输入模块和接收模块，所述输入模块用于输入工作信号，所述接收模块用于与微处理器智能互动，所述上位机与微处理器电性连接。

在一个优选地实施方式中，所述设备检测模块内部设有温度传感器、气压传感器和电压传感器，所述温度传感器、气压传感器和电压传感器分别用于感测气动执行机构在工作过程中出现温度、气压和电压信号，并将感测信号发送给会给微处理器分析比对，当存在异常信号时，微处理器控制第二警报器给出报警信号。

在一个优选地实施方式中，所述微处理器内部设有计数模块，所述计数模块用于记录位置反馈传感器的工作次数，统计气动执行机构的开关次数，并以此计算阀杆总位移。

在一个优选地实施方式中，所述第一压电阀输入端与第一气源入口相匹配，所述第二压电阀输入端与第二气源入口相匹配，所述阀杆反馈机构与气源出口相匹配。

在一个优选地实施方式中，所述位置反馈传感器选用光电传感器，且位置反馈传感器为非接触式传感监测，所述微处理器选用CPU。

在一个优选地实施方式中，所述微处理器的输入端设有A/D转换器，所述微处理器的输出端设有D/A转换器，所述位置反馈传感器、温度传感器、气压传感器和电压传感器均与A/D转换器电性连接，所述第一警报器和第二警报器均与D/A转换器电性连接。

在一个优选地实施方式中，所述气动执行机构的连接端设有I/P转换器，所述第一压电阀、第二压电阀和保位阀均与I/P转换器电性连接。

本发明的技术效果和优点：

1、通过第一压电阀和第二压电阀配合微处理器工作，CPU分别在两个机械限位记忆零点位置和100％点位置，并根据预设的精度等级进行均分信号，并记忆均分信号数量，实现阀杆自动行程定位，发送数字信号，提高控制精度，结构简单，便于维护，通过保位阀实现阀杆的保位，除了工作以外不需要耗气，节约能源，而且断电或断气可以选择保位或复位，节能环保；

2、通过位置反馈传感器将阀杆位置信号发送微处理器，并与上位机输入信号比对，当数据偏差大于设定值时，微处理器控制第一警报器报警，提示气动调节阀卡阻故障，并将卡阻位置在显示屏显示，实现阀门卡阻诊断，温度传感器、气压传感器和电压传感器配合微处理器对气动执行机构进行监测，当存在异常信号时，微处理器控制第二警报器给出报警信号，实现执行器自我诊断，有利于装置的安全使用；

3、通过将第一压电阀和第二压电阀作为控制气体的控制阀门，可以实现高频率开关每分钟可以高达1000次的开启，计数模块记录位置反馈传感器的工作次数，统计气动执行机构的开关次数，并以此计算阀杆总位移，实现全数字控制，提高控制精度，能够选择常开和常闭模式，实现断电保位和复位，采用光电传感器，非接触式传感，反馈的是数字信号，便于控制。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图。

图2为本发明气动调节阀的剖视图。

图3为本发明的系统控制图。

附图标记为：1气动调节阀、101缸体、102阀杆、2保位阀、3第一压电阀、4第二压电阀、5阀杆反馈机构、6位置反馈传感器、7微处理器、8上位机、9气动执行机构、10设备检测模块、11显示屏、12第一警报器、13第二警报器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

根据图1-3所示的一种数字式智能型阀门定位器，包括气动调节阀1，所述气动调节阀1，所述气动调节阀1包括缸体101，所述缸体101内部两端均设有机械限位，所述缸体101内部滑动连接有阀杆102，所述缸体101顶部设有第一气源入口，所述缸体101底部设有第二气源入口，所述缸体101一侧设有气源出口，所述气动调节阀1的连接端设有保位阀2，所述第一气源入口一侧设有第一压电阀3，所述第二气源入口一侧设有第二压电阀4，所述气动调节阀1的气源出口处设有阀杆反馈机构5，所述阀杆反馈机构5的连接端设有位置反馈传感器6，所述位置反馈传感器6的连接端设有微处理器7，所述微处理器7的连接端设有上位机8和气动执行机构9，所述气动执行机构9与微处理器7之间连接有设备检测模块10，所述第一压电阀3和第二压电阀4均与气动执行机构9电性连接；

通过微处理器7给气动执行机构9发送信号，控制第一压电阀3打开，第一气源入口进气，使阀杆102下移，到达缸体101下机械限位时，位置反馈传感器6停止转动，第一压电阀3关闭，这时没有转动信号反馈给微处理器7，此时CPU记忆零点位置，同时第二压电阀4打开，第二气源入口进气，使阀杆102上移，到达缸体101上机械限位时，位置反馈传感器6停止转动，第二压电阀4关闭，CPU记忆100％点位置，微处理器7根据预设的精度等级进行均分信号，并记忆均分信号数量，实现阀杆102自动行程定位，结构简单，便于维护，通过保位阀2实现阀杆102的保位，除了工作以外不需要耗气，节约能源，而且断电或断气可以选择保位或复位，节能环保。

实施例2：

根据图1-3所示的一种数字式智能型阀门定位器，所述上位机8包括显示屏11、第一警报器12和第二警报器13，所述显示屏11用于显示各零部件工作参数和阀杆102的运动位置，所述第一警报器12用于气动调节阀1卡阻故障的报警，所述第二警报器13用于气动执行机构9工作故障的报警，位置反馈传感器6将阀杆位置信号发送微处理器7，并与上位机输入信号比对，当数据偏差大于设定值时，微处理器7控制第一警报器12报警，提示气动调节阀1卡阻故障，并将卡阻位置在显示屏11显示，实现阀门卡阻诊断；

进一步的，所述上位机8内部设有输入模块和接收模块，所述输入模块用于输入工作信号，所述接收模块用于与微处理器7智能互动，所述上位机8与微处理器7电性连接；

进一步的，所述设备检测模块10内部设有温度传感器、气压传感器和电压传感器，所述温度传感器、气压传感器和电压传感器分别用于感测气动执行机构9在工作过程中出现温度、气压和电压信号，并将感测信号发送给会给微处理器7分析比对，当存在异常信号时，微处理器7控制第二警报器13给出报警信号，实现执行器自我诊断，有利于装置的安全使用；

进一步的，所述微处理器7内部设有计数模块，所述计数模块用于记录位置反馈传感器的工作次数，统计气动执行机构9的开关次数，并以此计算阀杆102总位移，采用第一压电阀3和第二压电阀4作为控制气体的控制阀门，可以实现高频率开关一分钟可以高达1000次的开启，实现全数字控制，提高控制精度，能够选择常开和常闭模式，实现断电保位和复位；

进一步的，所述第一压电阀3输入端与第一气源入口相匹配，所述第二压电阀4输入端与第二气源入口相匹配，所述阀杆反馈机构5与气源出口相匹配；

进一步的，所述位置反馈传感器6选用光电传感器，且位置反馈传感器6为非接触式传感监测，所述微处理器7选用CPU，反馈数字信号，便于控制；

进一步的，所述微处理器7的输入端设有A/D转换器，所述微处理器7的输出端设有D/A转换器，所述位置反馈传感器6、温度传感器、气压传感器和电压传感器均与A/D转换器电性连接，所述第一警报器12和第二警报器13均与D/A转换器电性连接；

进一步的，所述气动执行机构9的连接端设有I/P转换器，所述第一压电阀3、第二压电阀4和保位阀2均与I/P转换器电性连接；

进一步的，所述位置反馈传感器6的型号设置为NCB2-V3型位置反馈传感器，所述温度传感器的型号设置为DS18B20 TO-92型温度传感器，所述气压传感器的型号设置为PTG500型气压传感器，所述电压传感器的型号设置为YN194-7BO型电压传感器。

本发明工作原理：

参照说明书附图1-3，当定位器安装完成后，通过按下扫描按钮，定位器进入初始化阶段，微处理器7给气动执行机构9发送信号，控制第一压电阀3打开，第一气源入口进气，使阀杆102下移，到达缸体101下机械限位时，位置反馈传感器6停止转动，第一压电阀3关闭，这时没有转动信号反馈给微处理器7，此时CPU记忆零点位置，同时第二压电阀4打开，第二气源入口进气，使阀杆102上移，到达缸体101上机械限位时，位置反馈传感器6停止转动，第二压电阀4关闭，CPU记忆100％点位置，微处理器7根据预设的精度等级进行均分信号，并记忆均分信号数量，实现阀杆102自动行程定位，结构简单，便于维护，通过保位阀2实现阀杆102的保位，除了工作以外不需要耗气，节约能源，而且断电或断气可以选择保位或复位，节能环保；

参照说明书附图3，位置反馈传感器6将阀杆位置信号发送微处理器7，并与上位机输入信号比对，当数据偏差大于设定值时，微处理器7控制第一警报器12报警，提示气动调节阀1卡阻故障，并将卡阻位置在显示屏11显示，实现阀门卡阻诊断，温度传感器、气压传感器和电压传感器配合微处理器7对气动执行机构9进行监测，当存在异常信号时，微处理器7控制第二警报器13给出报警信号，实现执行器自我诊断，有利于装置的安全使用；

参照说明书附图1和3，采用第一压电阀3和第二压电阀4作为控制气体的控制阀门，可以实现高频率开关一分钟可以高达1000次的开启，计数模块记录位置反馈传感器6的工作次数，统计气动执行机构9的开关次数，并以此计算阀杆102总位移，实现全数字控制，提高控制精度，能够选择常开和常闭模式，实现断电保位和复位，采用光电传感器，非接触式传感，反馈的是数字信号，便于控制。

最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；

其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。