一种基于profibus-pa总线通信协议的智能阀门定位器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能阀门定位器，包括：用于总线信号输入、输出的PROFIBUS-PA总线模块；用于对信号进行调制和解调，并提供总线供电的调制解调/总线供电模块；用于根据PROFIBUS-PA协议对信号进行线性补偿的通信控制模块；用于控制智能阀门定位器，并从智能阀门定位器读取数据的主控模块；用于测量导电流体的流量的智能阀门定位器。本实用新型的通信控制模块内部集成有PROFIBUS-PA总线协议，通过主控模块对智能阀门定位器传送的信号根据PROFIBUS-PA协议进行线性补偿，并将补偿后的信号发送至存储器进行存储，通过PROFIBUS-PA总线协议实现信息的传输处理，提高了系统的可靠性；另外，解决了系统调试和维护诊断困难的问题。
【专利说明】
一种基于PROF IBUS-PA总线通信协议的智能阀门定位器
技术领域
[0001]本实用新型涉及智能阀门定位器数据采集及传输领域，特别是涉及一种基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能阀门定位器。
【背景技术】
[0002]阀门定位器(valveposit1ner)，按结构分气动阀门定位器、电气阀门定位器及智能阀门定位器，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去控制气动调节阀，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，阀位状况通过电信号传给上位系统。
[0003]常规定位器存在的不足:I)常规定位器多为机械力平衡原理，它采用喷嘴挡板机构，可动件较多，容易受温度波动、外界振动等干扰的影响，耐环境性差;弹簧的弹性系数在恶劣环境下能发生改变，会造成调节阀非线性，导致控制质量下降;外界振动传到力平衡机构，易造成部件磨损以及零点和行程漂移，也使定位器难以工作；2)由于喷嘴本身的特性，执行器在稳定状态时也要大量消耗压缩空气，若使用执行器数量较多，能耗较大;而且喷嘴本身是一个潜在故障源，易被灰尘或污物颗粒堵住，使定位器不能正常工作;3)常规定位器手动调校时需要使用专用设备、不隔离控制回路是不可能的，且零点和行程的调整互相影响，须反复整定，费时费力，非线性严重时，则更难调整。
[0004 ]智能电气阀门定位器的性能与传统阀门定位器相比有了一个大的飞跃。智能电气阀门定位器的定位精度更高，适用范围更广，而且使用更加简便和可靠。但是在具体的应用中还要从符合安全要求、更好的控制效果、与调节回路的匹配、适应特殊环境要求、延长使用寿命等方面合理选择定位器的类型，并进行其功能参数设置和调校。智能阀门定位器控制过程中利用智能阀门定位器可实现高品质调节，增加过程控制的精确性和稳定性。调节阀是控制系统的终端，一旦其发生故障，将直接影响装置的安全运行，对生产过程影响非常大。运用智能阀门定位器，能够改善调节阀的流量特性和性能，为装置的安全稳定生产提供保障。
[0005]智能阀门定位器被广泛应用于各种工业自动化过程的控制环节，能够实现远程控制，通过测量管道内液体的流量、流速和一定时间内通过管道液体的总量来实现。目前现有的智能阀门定位器通常采用的是模拟信号进行控制，采用模拟信号控制存在抗干扰能力较弱，传输误差大，接线复杂、系统调试和维护诊断比较困难等问题。
[0006]因此，如何采用数字信号进行智能阀门定位器的控制已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
【实用新型内容】
[0007]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种基于PR0FIBUS-PA总线通信协议的智能阀门定位器，用于解决现有技术中采用模拟信号进行智能阀门定位器的控制所带来的抗干扰能力较弱，传输误差大，接线复杂、系统调试和维护诊断比较困难等问题。
[0008]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能阀门定位器，所述基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能阀门定位器至少包括:
[0009]PROFIBUS-PA总线模块，调制解调/总线供电模块，通信控制模块，主控模块，以及智能阀门定位器；
[0010]所述PROFIBUS-PA总线模块用于PROFIBUS-PA总线信号的输入和输出；
[0011]所述调制解调/总线供电模块连接于所述PR0FIBUS-PA总线模块和所述通信控制模块之间，用于对所述述PR0FIBUS-PA总线模块和所述通信控制模块之间传输的信号进行调制和解调，并为所述通信控制模块及所述主控制模块提供总线供电；
[0012]所述通信控制模块连接于所述调制解调/总线供电模块和所述主控模块之间，用于根据PR0FIBUS-PA总线协议对信号进行线性补偿；
[0013]所述主控模块连接于所述通信控制模块和所述智能阀门定位器之间，用于根据所述通信控制模块的输出信号控制所述智能阀门定位器，并将从所述智能阀门定位器读取的数据传输到所述通信控制模块；
[0014]所述智能阀门定位器与所述主控模块连接，用于测量导电流体的流量。
[0015]优选地，还包括连接于所述主控模块和所述智能阀门定位器之间的串口通信模块，用于通过光耦合隔离与所述智能阀门定位器进行串口通信。
[0016]优选地，所述调制解调/总线供电模块包括:连接于所述通信控制模块输出端的输出变换电路;连接于所述输出变换电路输出端的总线供电/电流调制电路，所述总线供电/电流调制电路输出的供电信号通过稳压电路提供总线供电，所述总线供电/电流调制电路输出的电流调制信号输出到所述PR0FIBUS-PA总线模块。
[0017]更优选地，还包括连接于所述PR0FIBUS-PA总线模块和所述调制解调/总线供电模块之间的电磁干扰保护模块。
[0018]优选地，所述主控模块与所述通信控制模块之间通过并行接口实现数据的交换。
[0019]优选地，还包括与所述主控模块连接的存储模块，用于存储所述智能阀门定位器的功能参数和测量数据。
[0020]更优选地，所述存储模块为电可擦可编程只读存储器。
[0021]优选地，还包括与所述智能阀门定位器相连的显示屏，用于显示所述智能阀门定位器内的信息。
[0022]优选地，所述通信控制模块为SPC4-2芯片。
[0023]优选地，所述主控模块为M16C型处理器。
[0024]优选地，所述智能阀门定位器为:HVP系列。
[0025]如上所述，本实用新型的基于PR0FIBUS-PA总线通信协议的智能阀门定位器，具有以下有益效果:
[0026]本实用新型的基于PR0FIBUS-PA总线通信协议的智能阀门定位器的通信控制模块内部集成有PR0FIBUS-PA协议，通过主控模块对智能阀门定位器传送的信号根据PR0FIBUS-PA协议进行线性补偿，并将补偿后的信号发送至存储器进行存储，通过PR0FIBUS-PA协议实现信息的传输处理，提高了系统的可靠性;另外，解决了系统调试和维护诊断困难的问题。
【附图说明】
[0027]图1显示为本实用新型的基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能阀门定位器示意图。
[0028]图2显示为本实用新型的调制解调/总线供电模块原理示意图。
[0029]元件标号说明
[0030]I基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能阀门定位器
[0031]11 PROFIBUS-PA 总线模块
[0032]12 电磁干扰保护模块
[0033]13 调制解调/总线供电模块
[0034]131 输出变换电路
[0035]132 总线供电/电流调制电路
[0036]133 稳压电路
[0037]134 总线接收电路
[0038]14 通信控制模块
[0039]15主控模块
[0040]16存储模块[0041 ] 17 串口通信模块
[0042]18智能阀门定位器
[0043]19显示屏
【具体实施方式】
[0044]以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
[0045]请参阅图1?图2。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0046]如图1?图2所示，本实用新型提供一种基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能阀门定位器I，包括:
[0047]PROFIBUS-PA总线模块11，电磁干扰保护模块12，调制解调/总线供电模块13，通信控制模块14，主控模块15，存储模块16，串口通信模块17，智能阀门定位器18，以及显示屏19。
[0048]如图1所示，所述PROFIBUS-PA总线模块11用于PROFIBUS-PA总线信号的输入和输出。
[0049]具体地，PR0FIBUS-PA总线(其中PA为Process Automat1n，工序自动化)是需要本质安全或总线供电的设备之间进行数据通信的解决方案，它与P R O F I B U S - D P(Decentralized Periphery)、PROFIBUS_FMS(Fieldbus Message Specificat1n)共同组成了 PROFI BUS标准，用于现场层的高速数据传送。PROFIBUS-PA总线的数据传输速率是固定的，其大小为3.25kbps，每次可传输数据的最大长度为235个字节，采用周期性和非周期性通信方式，响应时间为毫秒级。在本实施例中，所述PROFIBUS-PA总线模块11接收所述智能阀门定位器18的控制信号和功能信号。所述PROFIBUS-PA总线模块11输出从所述智能阀门定位器18读取到的数据信号。所述控制信号、所述功能信号及所述数据信号均满足PROFIBUS-PA总线协议。
[0050]如图1所示，所述调制解调/总线供电模块13连接于所述PROFIBUS-PA总线模块11和所述通信控制模块14之间，用于对所述述PROFIBUS-PA总线模块11和所述通信控制模块14之间传输的信号进行调制和解调，并为所述通信控制模块14及所述主控模块15提供总线供电。
[0051]具体地，所述调制解调/总线供电模块13包括:输出变换电路131，总线供电/电流调制电路132，稳压电路133，以及总线接收电路134。所述输出变换电路131连接于所述通信控制模块14的输出端，对所述通信控制模块14输出的逻辑控制信号进行转换。所述总线供电/电流调制电路13 2连接于所述输出变换电路131的输出端，根据所述输出变换电路131输出的控制信号产生电压信号，再通过所述稳压电路133为所述通信控制模块14、所述主控模块15及所述串口通信模块17提供稳定的总线供电电源;所述总线供电/电流调制电路132还将所述输出变换电路131输出的信号进行电流调制并输出到所述PR0FIBUS-PA总线模块11。所述总线接收电路134接收所述PR0FIBUS-PA总线模块11输出的PR0FIBUS-PA总线信号，对其进行滤波整形后输出到所述通信控制模块14中。
[0052]如图1所示，所述电磁干扰保护模块12连接于所述PR0FIBUS-PA总线模块11和所述调制解调/总线供电模块13之间，用于实现电磁干扰保护。
[0053]如图1所示，所述通信控制模块14连接于所述调制解调/总线供电模块13和所述主控模块15之间，用于根据PR0FIBUS-PA总线协议对信号进行线性补偿。
[0054]具体地，所述通信控制模块14内集成有PR0FIBUS-PA总线协议，曼切斯特编码/解码器，并且具有极性自动校正功能，根据PR0FIBUS-PA总线协议对信号进行线性补偿，以此实现所述主控模块15中的信号协议与PR0FIBUS-PA总线协议的转换。在本实施例中，所述通信控制模块14为SPC4-2芯片。
[0055]如图1所示，所述主控模块15连接于所述通信控制模块14和所述智能阀门定位器18之间，用于根据所述通信控制模块14的输出信号控制所述智能阀门定位器18，并将从所述智能阀门定位器18读取的数据传输到所述通信控制模块14。
[0056]具体地，所述主控模块15根据所述通信控制模块14的输出信号产生所述智能阀门定位器18的控制信号或功能参数，负责现场总线的通信、控制、诊断及维护功能，同时接收所述智能阀门定位器18传输来的数据并结合标定算法计算出各种参数值。在本实施例中，所述主控模块15为M16C型处理器，更优选地，所述主控模块15为M30626FHPFP处理器。任意能实现智能阀门定位器控制的信号处理模块均适用于本实用新型的主控模块15，不以本实施例的具体芯片信号为限。在本实施例中，所述主控模块15与所述通信控制模块14之间通过并行接口实现数据的交换。
[0057]如图1所示，所述智能阀门定位器18与所述主控模块15连接，用于测量导电流体的流量。
[0058]具体地，所述智能阀门定位器18根据所述主控模块15输出的信号完成数据测量，并将测量数据传输回所述主控模块15 ο在本实施例中，所述智能阀门定位器18为:HVP系列。
[0059]如图1所示，所述串口通信模块17连接于所述主控模块15和所述智能阀门定位器18之间，用于通过光耦合隔离与所述智能阀门定位器18进行串口通信。
[0060]具体地，光耦合隔离可通过ACPL-M50L芯片实现。
[0061 ]如图1所示，所述存储模块16连接于所述主控模块15，用于存储所述智能阀门定位器18的功能参数和测量数据。
[0062]具体地，所述存储模块16包括但不限于电可擦可编程只读存储器，在本实施例中，采用24AA256芯片实现。
[0063]如图1所示，所述显示屏19与所述智能阀门定位器18相连，用于显示所述智能阀门定位器18内的信息，以此实现监控。
[0064]如上所述，本实用新型的基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能阀门定位器，具有以下有益效果:
[0065]本实用新型的基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能阀门定位器能够满足工业现场的安全性要求。本实用新型的通信控制器芯片内部集成有PROFIBUS-PA总线协议，实现信息的传输处理，提高了系统的可靠性。电磁干扰保护模块，调制解调/总线供电模块，通信控制模块，主控模块，存储模块，串口通信模块与智能阀门定位器相结合构成了现场总线设备，为智能阀门定位器提供所必须的通信控制，并可依据协议提供丰富的现场总线功能块，具有抗干扰能力强、接线简单和调试容易等特点。
[0066]综上所述，本实用新型提供一种基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能阀门定位器，包括:用于PROFIBUS-PA总线信号的输入和输出的PROFIBUS-PA总线模块;连接于所述PR0FIBUS-PA总线模块和所述通信控制模块之间，用于对所述PR0FIBUS-PA总线模块和所述通信控制模块之间传输的信号进行调制和解调，并为所述通信控制模块及所述主控制模块提供总线供电的调制解调/总线供电模块;连接于所述调制解调/总线供电模块和所述主控模块之间，用于根据PR0FIBUS-PA总线协议对信号进行线性补偿的通信控制模块;连接于所述通信控制模块和所述智能阀门定位器之间，用于根据所述通信控制模块的输出信号控制所述智能阀门定位器，并将从所述智能阀门定位器读取的数据传输到所述通信控制模块的主控模块;与所述主控模块连接，用于测量导电流体的流量的智能阀门定位器。本实用新型的基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能阀门定位器的通信控制模块内部集成有PR0FIBUS-PA总线协议，并通过主控模块对智能阀门定位器传送的信号根据PR0FIBUS-PA总线协议进行线性补偿，并将补偿后的信号发送至存储器进行存储，通过PR0FIBUS-PA总线协议实现信息的传输处理，提高了系统的可靠性;另外，解决了系统调试和维护诊断困难的问题。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0067]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能阀门定位器，其特征在于，所述基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能阀门定位器至少包括: PROFIBUS-PA总线模块，调制解调/总线供电模块，通信控制模块，主控模块，以及智能阀门定位器； 所述PROFIBUS-PA总线模块用于PROFIBUS-PA总线信号的输入和输出； 所述调制解调/总线供电模块连接于所述PROFIBUS-PA总线模块和所述通信控制模块之间，用于对所述PROFIBUS-PA总线模块和所述通信控制模块之间传输的信号进行调制和解调，并为所述通信控制模块及所述主控制模块提供总线供电； 所述通信控制模块连接于所述调制解调/总线供电模块和所述主控模块之间，用于根据PROFIBUS-PA总线协议对信号进行线性补偿； 所述主控模块连接于所述通信控制模块和所述智能阀门定位器之间，用于根据所述通信控制模块的输出信号控制所述智能阀门定位器，并将从所述智能阀门定位器读取的数据传输到所述通信控制模块； 所述智能阀门定位器与所述主控模块连接，用于测量导电流体的流量。2.根据权利要求1所述的基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能阀门定位器，其特征在于:还包括连接于所述主控模块和所述智能阀门定位器之间的串口通信模块，用于通过光耦合隔离与所述智能阀门定位器进行串口通信。3.根据权利要求1所述的基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能阀门定位器，其特征在于:所述调制解调/总线供电模块包括:连接于所述通信控制模块输出端的输出变换电路；连接于所述输出变换电路输出端的总线供电/电流调制电路，所述总线供电/电流调制电路输出的供电信号通过稳压电路提供总线供电，所述总线供电/电流调制电路输出的电流调制信号输出到所述PROFIBUS-PA总线模块；以及连接于所述PROFIBUS-PA总线模块输出端的总线接收电路，将总线信号输出到所述通信控制模块。4.根据权利要求1或3所述的基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能阀门定位器，其特征在于:还包括连接于所述PROFIBUS-PA总线模块和所述调制解调/总线供电模块之间的电磁干扰保护模块。5.根据权利要求1所述的基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能阀门定位器，其特征在于:所述主控模块与所述通信控制模块之间通过并行接口实现数据的交换。6.根据权利要求1所述的基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能阀门定位器，其特征在于:还包括与所述主控模块连接的存储模块，用于存储所述智能阀门定位器的功能参数和测量数据。7.根据权利要求6所述的基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能阀门定位器，其特征在于:所述存储模块为电可擦可编程只读存储器。8.根据权利要求1所述的基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能阀门定位器，其特征在于:还包括与所述智能阀门定位器相连的显示屏，用于显示所述智能阀门定位器内的信息。9.根据权利要求1所述的基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能阀门定位器，其特征在于:所述通信控制模块为SPC4-2芯片。10.根据权利要求1所述的基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能阀门定位器，其特征在于:所述主控模块为Ml 6C型处理器。11.根据权利要求1所述的基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能阀门定位器，其特征在于:所述智能阀门定位器为:HVP系列。
【文档编号】F16K37/00GK205424025SQ201520999860
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年12月4日
【发明人】李轶
【申请人】重庆川仪自动化股份有限公司