吴宁胜

摘 要： 阀门定位器是工业管道控制系统的关键仪表之一。为了提高定位器的控制性能，以AVR单片机为核心设计基于HART通信协议的智能阀门定位器。介绍智能阀门定位器的组成和工作原理，分析系统设计中的几个关键问题。对于低功耗设计、阀位控制算法、抗干扰及可靠性设计等关键技术提出了可行的实现方案，在实际应用中取得了很好的效果。所论述的关键技术及实现方法对相关产品的研制有重要的指导意义。

关键词： 智能阀门定位器； 低功耗； 阀位控制算法； 抗干扰

中图分类号： TN919?34； TH863 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2015）08?0139?03

Research and realization of key technology for intelligent valve positioner

WU Ning?sheng

（Zhejiang Vocational College of Commerce， Hangzhou 310053， China）

Abstract： Valve positioner is one of the key instruments in industrial pipeline control system. In order to enhance its control performance， a valve positioner based on HART protocol with AVR microcontroller as the core was designed. Structure and working principle of the intelligent valve positioner are introduced. Several key points such as low?power consumption design， valve position control algorithms， design of anti?interference and reliability design are analyzed. Some effective methods are presented to solve them. Good results has been gained in practical application of the system. The research is of significance to develop the related products.

Keywords： intelligent valve positioner； low power consumption； valve position control algorithm； anti?interference

阀门定位器是气动调节阀的核心配套仪表，实现阀门开度控制，在石化、轻纺、冶金等工业管道系统应用日益广泛。传统的阀门定位器是基于机械力平衡或者电磁转换的仪表，存在着精度低、难调试和控制不灵活等诸多缺点。以微处理器技术为基础的智能阀门定位器能克服上述缺点，正逐步取代传统阀门定位器。本文结合基于HART通信协议的智能阀门定位器开发和设计，探讨几个关键技术难点及其实现方法。

1 智能阀门定位器的组成和工作原理

基于HART通信协议的智能阀门定位器原理框图如图1所示。其中，超低功耗电源电路用于4～20 mA电流信号转换成电压信号，为系统其他各功能模块提供稳定的工作电压。控制信号取样电路完成阀位设定信号的采样。人机交互模块主要显示控制阀的工作状态和输入工作参数。MCU 控制单元将阀门位置反馈电路检测的阀位信号和控制信号取样电路提供的设定值信号比较，将偏差信号进行一定的控制算法运算，包括流量特性的修正补偿，其输出驱动I/P电气转换及放大单元工作，从而实现被控阀的动作。……