一种总线型智能pid自控调节阀及其操作方法
【专利摘要】本发明提供了一种总线型智能PID自控调节阀及其操作方法，该调节阀包括电源单元、中央处理器单元、数据采集单元、电机控制单元、人机对话及报警输出单元与通信单元，电源单元为本机和外接传感器供电，中央处理器单元控制数据采集单元、电机控制单元、人机对话及报警输出单元与通信单元，数据采集单元从外接传感器以及内部电位器采集数据送中央处理器单元计算，电机控制单元从中央处理器单元接受指令，控制电机的矢量运转，人机对话及报警输出单元从按键采集数据，控制液晶屏显示数据，控制各报警触点的吸合，通信单元以RS485的接口方式接收、发送数据，实现与上位机的通讯。该调节阀既具有自主控制调节的能力，又具有和上位机进行数字通迅的功能。
【专利说明】一种总线型智能PID自控调节阀及其操作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种调节阀及其应用【技术领域】，具体地说是一种总线型智能PID自控调节阀及其操作方法。
【背景技术】
[0002]调节阀又名控制阀，在工业自动化过程控制领域中，通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变介质流量、压力、温度、液位等工艺参数的最终控制元件。一般由执行机构和阀门组成。如果按行程特点，调节阀可分为直行程和角行程；按其所配执行机构使用的动力，按其功能和特性分为线性特性，等百分比特性及抛物线特性三种。调节阀适用于空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品等介质。
[0003]在现代化工厂的自动控制中，调节阀起着十分重要的作用，这些工厂的生产取决于流动着的介质正确分配和控制。这些控制无论是能量的交换、压力的降低或者是简单的容器加料，都需要某些最终控制元件去完成。调节阀在管道中起可变阻力的作用。它改变工艺流体的紊流度或者在层流情况下提供一个压力降，压力降是由改变阀门阻力或摩擦所引起的。这一压力降低过程通常称为“节流”。对于气体，它接近等温绝热状态，偏差取决于气体的非理想程度(焦耳一汤姆逊效应)。在液体的情况下，压力则为紊流或粘滞摩擦所消耗，这两种情况都把压力转化为热能，导致温度略为升高。
[0004]常见的控制回路包括三个主要部分，第一部分是敏感元件，它通常是一个变送器。它是一个能够用来测量被调工艺参数的装置，这类参数如压力、液位或温度。变送器的输出被送到调节仪表——调节器，它确定并测量给定值或期望值与工艺参数的实际值之间的偏差，一个接一个地把校正信号送出给最终控制元件——调节阀。阀门改变了流体的流量，使工艺参数达到了期望值。调节阀属于控制阀系列，主要作用是调节介质的压力、流量、温度等等参数，是工艺环路中最终的控制元件。
[0005]从事情工业控制多年，体会到国内对流体的控制，基本上是统一模式，即:传感器+PID控制仪表+执行器(控制调节阀)。这种模式虽然成熟，但是其不利因素很多，下面列举几例。
[0006]1、布线繁琐，由于PID控制仪表一般安装在控制室里，传感器和执行器要安装在远离控制室的现场。这种情况下，需要先将传感器的引线引到控制室仪表，再将仪表的控制信号线引到现场的执行器，布线工作是一项繁重的任务。
[0007]2、施工成本高，由上述布线方式带来的费用是很高的。
[0008]3、控制信号干扰严重，由于长距离布线，现场环境中的干扰信号，容易经引线进入控制电路，从而影响系统的稳定。
[0009]4、与上位机通信成本高，尽管很多控制仪表具有通信功能，但是，监控系统无法读取阀位信号，若须要，则必须另外增加采集卡，这又大大增加了施工成本。
【发明内容】
[0010]本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种总线型智能PID自控调节阀及其操作方法，既具有自主控制调节的能力，又具有和上位机进行数字通迅的功能。
[0011]为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案:
[0012]一种总线型智能PID自控调节阀及其操作方法，该调节阀包括电源单元、中央处理器单元、数据采集单元、电机控制单元、人机对话及报警输出单元与通信单元，电源单元为本机和外接传感器供电，中央处理器单元控制数据采集单元、电机控制单元、人机对话及报警输出单元与通信单元，数据采集单元从外接传感器以及内部电位器采集数据送中央处理器单元计算，电机控制单元从中央处理器单元接受指令，控制电机的矢量运转，人机对话及报警输出单元从按键采集数据，控制液晶屏显示数据，控制各报警触点的吸合，通信单元以RS485的接口方式接收、发送数据，实现与上位机的通讯。
[0013]进一步地，该调节阀还包括继电器JZ1、JZ2、JZ3、JZ4、JZ5，继电器JZ3的脚I连接继电器JZ5的脚I并接电源VCCl，继电器JZ3的脚A连接继电器JZ5的脚A，继电器JZ3的脚B连接继电器JZ5的脚B，继电器JZ3的脚4连接继电器JZ5的脚4并接地GNDl。
[0014]进一步地，电源单元中包含一单片机U_Power_p,单片机U_Power_p的输入端PowerN连接继电器JZ2的脚2,单片机U_Power_p的输入端PowerL通过保险管Fl连接继电器JZ2的脚3，继电器JZ2的脚2与脚3之间通过电容CpOl连接。
[0015]进一步地，中央处理器单元中包含一单片机U_CPU-P，单片机U_CPU-P包括输出端P0.0、P0.1、Pl.2、Pl.3、Pl.4、Ρ2.0、Ρ2.1、Ρ2.6、Ρ2.7 与输入端 P1.7。
[0016]进一步地,数据采集单元中包含一单片机U_Adc_p,单片机U_Adc_p包括输入端P0.0、Ρ2.0、Ρ2.l、w-h、w-tap、Nim、Curent-1n、Ptl00-2、Ptl00-l 与输出端 Pl.7,M0T0-C0M,单片机U_Adc-p的输入端P0.0连接单片机U_CPU-P的输出端P0.0，单片机U_Adc-p的输入端P2.0连接单片机U_CPU-P的输出端P2.0，单片机U_Adc-p的输入端P2.1连接单片机U.CPU-P的输出端P2.1，单片机U_Adc-p的输入端w_h连接继电器JZl的脚10，单片机U_Adc-p的输入端w-tap连接继电器JZl的脚4,单片机U_Adc_p的输入端Nim连接单片机U_Power-p的输入端PowerN,单片机U_Adc_p的输入端Curent-1n连接继电器JZ4的脚4,单片机U_Adc-p的输入端Pt 100-2连接继电器JZ4的脚3，单片机U_Adc-p的输入端PtlOO-1继电器JZ4的脚1，单片机U_Adc-p的输出端Pl.7连接单片机U_CPU_P的输入端Pl.7，单片机U_Adc-p的输出端M0T0-C0M连接继电器JZl的脚I。
[0017]进一步地，电机控制单元中包括一单片机U_Moto_p，单片机U_Moto_p的输入端P0.1连接单片机U_CPU-P的输出端P0.1，单片机U_Moto-p的输入端P2.6连接单片机U_CPU-P的输出端P2.6，单片机U_Moto-p的输入端P2.7连接单片机U_CPU_P的输出端P2.7，单片机U_Moto-p的输入端Lin连接保险管Fl与继电器JZ2的脚3之间，单片机U_Moto-p的输入端K-H连接继电器JZl的脚8，单片机U_Moto-p的输入端K-L连接继电器JZl的脚7，单片机U_Moto-p的输出端LoutD连接继电器JZl的脚3，单片机U_Moto-p的输出端LoutU连接继电器JZl的脚2。
[0018]进一步地，继电器JZl的脚6接地EARTH并通过电容Ce接地GND，继电器JZl的脚9接电源+5V，继电器JZl的脚5接地GND。
[0019]进一步地,人机对话及报警输出单元包含一单片机U_Alarm_p,单片机U_Alarm_p的输入端Pl.2连接单片机U_CPU-P的输出端Pl.2，单片机U_Alarm_p的输入端Pl.2连接单片机U_CPU-P的输出端Pl.2，单片机U_Alarm-p的输入端Pl.3连接单片机U_CPU_P的输出端Pl.3，单片机U_Alarm-p的输入端Pl.4连接单片机U_CPU_P的输出端Pl.4，单片机U_Alarm-p的输出端Alarml-a连接继电器JZ4的脚7,单片机U_Alarm_p的输出端Alarml-b连接继电器JZ4的脚8,单片机U_Alarm-p的输出端Alarm2-a连接继电器JZ4的脚9,单片机U_Alarm-p的输出端Alarm2_b连接继电器JZ4的脚10,单片机U_Alarm_p的输出端Work-a连接继电器JZ4的脚11，单片机U_Alarm_p的输出端Work_b连接继电器JZ4的脚12。
[0020]进一步地，继电器JZ4的脚2与脚6均接地GND，继电器JZ4的脚5接电源+24V。
[0021]进一步地，包括以下步骤:
[0022](I)自动控制状态下，显示屏上方显示被控对象的实测值，下方显示操作人员输入的标定值；该模式下，按“0P”或“CL”键，修改标定值，修改完成后，按“E”键确认，调节阀立即进入自动控制状态，如果如果曾经对功能设定实施过一级加锁，这时屏幕会提示您输入一级密码，如果密码不正确，则无法进入，本机出厂时不进行一级加锁，这里说的“一级密码”是用户在“进行一级加锁”中输入的原始密码。
[0023](2)进入设置菜单后，第一项是“PID参数设置”，按“E”键设置参数P，设置范围:
1---1000,出厂默认20 ；P设定完成后，按“E”键设置参数I，设置范围:1-2000，出厂默认5，接下来设置D，设置范围:0-—50，出厂默认0(关闭状态)；PID参数设置完成后，按“E”键退出该菜单操作。
[0024](3)在设置状态下，按“0P”或“CL”键，找到“容差调整”菜单入口，按“E”键进入。本机的容差范围为O---100，出厂默认值1.0。
[0025](4)按“E”键进入“报警器设定”，按“0P”或“CL”键，数值的增加或减小；本机配有两只无源开关作为报警输出触点，分别是超高报警和超低报警；测量值高于“高位报警值”时，高报警开关吸合；测量值低于“低位报警值”时，低报警开关吸合；本机出厂设置:高位报警值500，低位报警值O。
[0026](5)按“E”键进入“选择输入分度号”，本机支持的输入分度号有三种，PtlOO,CulOO、电压或电流；在选择分度号时，应同时将主控板上的拨码开关做相应的配置；当选择热电阻输入(包括PtlOO和CulOO)时，K5置于“OFF”，K6置于“0N”;选择电流或电压输入时，K5置于“ON”，K6置于“OFF” ;在该输入方式下，Kl处于“0N”时，为电流输入状态，Kl处于“OFF”时，为电压输入状态；如果选择了电流或电压输入，系统会要求用户输入量程零点与满度，这时您应将传感器的零点与满度输入本机。
[0027](6)按“E”键进入“正/反作用设置”，按“0P”或“CL”键，PID正/反作用方式切换，按“E”键退出。
[0028](7)按“E”键进入“零位行程设定”，按“0P”键或“CL”键，将阀位调到全关状态，确认无误，按“E”键确定，零位设定结束。屏幕提示设定行程，按“0P”键或“CL”键，将阀位调到全开状态，确认无误，按“E”键确定，退出“零位行程设定”子功能程序。
[0029](8)在设定菜单下，按“0P”键或“CL”键，找到“传感器异常处理”设定菜单入口，按“E”键进入“传感器异常处理”设定状态，屏幕显示当前选项，按“0P”键或“CL”键改变当前选顶，按“E”键确定。
[0030](9)在实施二级加锁的情况下，进入该菜单需要输入二级密码(出厂默认密码为37)，密码正确则可进入参数修正菜单；进入修正菜单后，按“0P”或“CL”键，有三个子菜单供选择:“输入信号修正”、“进行二级加锁”、“返回主菜单”;其中输入信号修正，在该子菜单下，按“E”键进入信号修正，首先是“标准电流修正”，要重置该参数，按“E”键进入，否则，按“H”键跳过电流修正，到达“热电阻修正”入口；在“热电阻修正”入口处，按“E”键进入，按“H”键跳过；进入电流或电阻修正后，请依照提示操作；进行二级加锁，加锁后，将关闭“参数修正”操作的入口 ；如果对该功能操作，则要求输入二级新密码，操作与一级加锁相似。
[0031](10)进入“通信参数设置”菜单后，首先是“设置本机地址”，按“0P”键或“CL”键设定本机的通信地址，完成后按“E”键进入“传输波特率设置”；”在“传输波特率设置”子菜单下，按“0P”键或“CL”键，翻动备选参数项，找到需要的通信波特率数值，按“E”键确认，波特率设置工作完成；本机支持的通信波特率有如下几种:4800、9600、19200、28800、38400、57600、115200。
[0032](11)在设定菜单下，按“0P”键或“CL”键，找到“一级加锁程序”设定菜单入口，按“H”键，输入一级密码0000，按“E”键确认。
[0033](12)设定完成后，按“0P”键或“CL”键，找到“返回工作状态”设定菜单入口，按
“E”键返回正常工作状态。
[0034](13)在设定菜单下，按“0P”键或“CL”键进入“查寻产品序列号”，按“E”键，屏幕会出现本机的产品序列号。再次按E键，退出“查寻产品序列号”程序。
[0035](14)在设定菜单下，按“0P”键或“CL”键进入“查看主板版本号”，按两次“E”键返回工作状态。
[0036]本发明一种总线型智能PID自控调节阀及其操作方法，该调节阀可以自动控制，无须另接PID仪表；传感器引线直接引入执行器，省去了繁琐的布线，既降低了成本，又节省了人工；减小了外界电信号干扰的机会，从而使系统更加稳定；通迅更容易实现，采用RS485接口，直接与监控上位机通迅，可方便地实现“就地”和“远程”操作。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0038]图1是本发明的电路原理图；
[0039]图2是本发明的总操作流程图；
[0040]图3是本发明中零位行程设定的操作流程图；
[0041]图4是本发明中传感器异常处理的操作流程图；
[0042]图5是本发明中通信参数设置的操作流程图；
[0043]图6是本发明中查寻产品序列号的操作流程图。
【具体实施方式】
[0044]以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0045]如图1所示一种总线型智能PID自控调节阀及其操作方法，该调节阀包括电源单元、中央处理器单元、数据采集单元、电机控制单元、人机对话及报警输出单元与通信单元，电源单元为本机和外接传感器供电，中央处理器单元控制数据采集单元、电机控制单元、人机对话及报警输出单元与通信单元，数据采集单元从外接传感器以及内部电位器采集数据送中央处理器单元计算，电机控制单元从中央处理器单元接受指令，控制电机的矢量运转，人机对话及报警输出单元从按键采集数据，控制液晶屏显示数据，控制各报警触点的吸合，通信单元以RS485的接口方式接收、发送数据，实现与上位机的通讯。进一步地，该调节阀还包括继电器JZl、JZ2、JZ3、JZ4、JZ5，继电器JZ3的脚I连接继电器JZ5的脚I并接电源VCCl^S电器JZ3的脚A连接继电器JZ5的脚A，继电器JZ3的脚B连接继电器JZ5的脚B，继电器JZ3的脚4连接继电器JZ5的脚4并接地GNDl。电源单元中包含一单片机U_Power-p,单片机U_Power_p的输入端PowerN连接继电器JZ2的脚2,单片机U_Power_p的输入端PowerL通过保险管Fl连接继电器JZ2的脚3，继电器JZ2的脚2与脚3之间通过电容CpOl连接。中央处理器单元中包含一单片机U_CPU-P，单片机U_CPU-P包括输出端P0.0、P0.UPl.2,Pl.3,Pl.4、Ρ2.0、Ρ2.1、Ρ2.6、Ρ2.7 与输入端 P1.7。数据采集单元中包含一单片机 U_Adc_p,单片机 U_Adc_p 包括输入端 P0.0、P2.0、P2.1、w_h、w-tap> Nim、Curent-1n、PtlOO-2,PtlOO-1与输出端P1.7、M0T0-C0M，单片机U_Adc_p的输入端P0.0连接单片机U_CPU-P的输出端P0.0,单片机U_Adc-p的输入端P2.0连接单片机U_CPU_P的输出端P2.0，单片机U_Adc-p的输入端P2.1连接单片机U_CPU-P的输出端P2.1，单片机U_Adc-p的输入端w-h连接继电器JZl的脚10,单片机U_Adc-p的输入端w_tap连接继电器JZl的脚4,单片机U_Adc-p的输入端Nim连接单片机U_Power_p的输入端PowerN,单片机U_Adc_p的输入端Curent-1n连接继电器JZ4的脚4,单片机U_Adc_p的输入端PtlOO-2连接继电器JZ4的脚3，单片机U_Adc-p的输入端PtlOO-1继电器JZ4的脚1，单片机U_Adc-p的输出端Pl.7连接单片机U_CPU-P的输入端Pl.7，单片机U_Adc_p的输出端M0T0-C0M连接继电器JZl的脚I。电机控制单元中包括一单片机U_Moto-p，单片机U_Moto-p的输入端P0.1连接单片机U_CPU-P的输出端P0.1，单片机U_Moto-p的输入端P2.6连接单片机U_CPU_P的输出端P2.6，单片机U_Moto-p的输入端P2.7连接单片机U_CPU_P的输出端P2.7，单片机U_Moto-p的输入端Lin连接保险管Fl与继电器JZ2的脚3之间，单片机U_Moto-p的输入端K-H连接继电器JZl的脚8，单片机U_Moto-p的输入端K-L连接继电器JZl的脚7，单片机U_Moto-p的输出端LoutD连接继电器JZl的脚3，单片机U_Moto-p的输出端LoutU连接继电器JZl的脚2。继电器JZl的脚6接地EARTH并通过电容Ce接地GND，继电器JZl的脚9接电源+5V，继电器JZl的脚5接地GND。人机对话及报警输出单元包含一单片机U_Alarm-p，单片机U_Alarm_p的输入端Pl.2连接单片机U_CPU_P的输出端Pl.2，单片机U_Alarm-p的输入端Pl.2连接单片机U_CPU_P的输出端Pl.2，单片机U_Alarm_p的输入端Pl.3连接单片机U_CPU-P的输出端Pl.3，单片机U_Alarm_p的输入端Pl.4连接单片机U_CPU-P的输出端Pl.4，单片机U_Alarm-p的输出端Alarml-a连接继电器JZ4的脚7，单片机U_Alarm-p的输出端Alarml-b连接继电器JZ4的脚8,单片机U_Alarm_p的输出端Alarm2-a连接继电器JZ4的脚9,单片机U_Alarm_p的输出端Alarm2_b连接继电器JZ4的脚10,单片机U_Alarm-p的输出端Work_a连接继电器JZ4的脚11,单片机U_Alarm_p的输出端Work-b连接继电器JZ4的脚12。继电器JZ4的脚2与脚6均接地GND，继电器JZ4的脚5接电源+24V。
[0046]如图2所示一种总线型智能PID自控调节阀及其操作方法，包括以下步骤:
[0047](I)自动控制状态下，显示屏上方显示被控对象的实测值，下方显示操作人员输入的标定值。该模式下，按“0P”或“CL”键，修改标定值，修改完成后，按“E”键确认，调节阀立即进入自动控制状态，如果如果曾经对功能设定实施过一级加锁，这时屏幕会提示您输入一级密码，如果密码不正确，则无法进入，本机出厂时不进行一级加锁，这里说的“一级密码”是用户在“进行一级加锁”中输入的原始密码。
[0048](2)进入设置菜单后，第一项是“PID参数设置”，按“E”键设置参数P，设置范围:
1---1000，出厂默认20。P设定完成后，按“E”键设置参数I，设置范围:1-2000，出厂默认5，接下来设置D，设置范围:0-—50，出厂默认O (关闭状态)。PID参数设置完成后，按“E”键退出该菜单操作。
[0049](3)在设置状态下，按“0P”或“CL”键，找到“容差调整”菜单入口，按“E”键进入。本机的容差范围为O---100，出厂默认值1.0。
[0050](4)按“E”键进入“报警器设定”，按“0P”或“CL”键，数值的增加或减小。本机配有两只无源开关作为报警输出触点，分别是超高报警和超低报警。测量值高于“高位报警值”时，高报警开关吸合。测量值低于“低位报警值”时，低报警开关吸合。本机出厂设置:高位报警值500，低位报警值O。
[0051](5)按“E”键进入“选择输入分度号”，本机支持的输入分度号有三种，PtlOO,CulOO、电压或电流。在选择分度号时，应同时将主控板上的拨码开关做相应的配置。当选择热电阻输入(包括Pt10和CulOO)时，K5置于“0FF”，K6置于“ON”。选择电流或电压输入时，K5置于“ON”，K6置于“OFF”。在该输入方式下，Kl处于“0N”时，为电流输入状态，Kl处于“OFF”时，为电压输入状态。如果选择了电流或电压输入，系统会要求用户输入量程零点与满度，这时您应将传感器的零点与满度输入本机。
[0052](6)按“E”键进入“正/反作用设置”，按“0P”或“CL”键，PID正/反作用方式切换，按“E”键退出。
[0053](7)如图3所示，按“E”键进入“零位行程设定”，按“0P”键或“CL”键，将阀位调到全关状态，确认无误，按“E”键确定，零位设定结束。屏幕提示设定行程，按“0P”键或“CL”键，将阀位调到全开状态，确认无误，按“E”键确定，退出“零位行程设定”子功能程序。
[0054](8)如图4所示，在设定菜单下，按“0P”键或“CL”键，找到“传感器异常处理”设定菜单入口，按“E”键进入“传感器异常处理”设定状态，屏幕显示当前选项，按“0P”键或“ CL ”键改变当前选顶，按“ E ”键确定。
[0055](9)在实施二级加锁的情况下，进入该菜单需要输入二级密码(出厂默认密码为37)，密码正确则可进入参数修正菜单。进入修正菜单后，按“0P”或“CL”键，有三个子菜单供选择:“输入信号修正”、“进行二级加锁”、“返回主菜单”。其中输入信号修正，在该子菜单下，按“E”键进入信号修正，首先是“标准电流修正”，要重置该参数，按“E”键进入，否则，按“H”键跳过电流修正，到达“热电阻修正”入口。在“热电阻修正”入口处，按“E”键进入。按“H”键跳过。进入电流或电阻修正后，请依照提示操作。进行二级加锁，加锁后，将关闭“参数修正”操作的入口。如果对该功能操作，则要求输入二级新密码，操作与一级加锁相似。
[0056](10)如图5所示，进入“通信参数设置”菜单后，首先是“设置本机地址”，按“0P”键或“CL”键设定本机的通信地址，完成后按“E”键进入“传输波特率设置”。”在“传输波特率设置”子菜单下，按“0P”键或“CL”键，翻动备选参数项，找到需要的通信波特率数值，按“E”键确认，波特率设置工作完成。本机支持的通信波特率有如下几种:4800、9600、19200、28800、38400、57600、115200。
[0057](11)在设定菜单下，按“0P”键或“CL”键，找到“一级加锁程序”设定菜单入口，按“H”键，输入一级密码0000，按“E”键确认。
[0058](12)设定完成后，按“0P”键或“CL”键，找到“返回工作状态”设定菜单入口，按
“E”键返回正常工作状态。
[0059](13)如图6所示，在设定菜单下，按“0P”键或“CL”键进入“查寻产品序列号”，按“E”键，屏幕会出现本机的产品序列号。再次按E键，退出“查寻产品序列号”程序。
[0060](14)在设定菜单下，按“0P”键或“CL”键进入“查看主板版本号”，按两次“E”键返回工作状态。
[0061]一种总线型智能PID自控调节阀及其操作方法，其中电源为单相220V交流电源；输入传感器种类为热电阻:Ptl00、Cul00 ;电流(电压):4-20mA(l-5V)，或0-20mA范围内由用户定义；环境要求，温度:-10°C —+600C (无加热器)、-35°C —+600C (有加热器)、相对湿度■名95%、周围空气中无腐蚀性介质；配线:信号线采用屏蔽线，与电源线隔离，规格为4芯S = 1.5mm2，可安装保护套管PF3/4(G3/4);电源电缆线采用规格为S=L 5mm2电缆线；通信电缆线采用1.5mm2的双绞线，也可采用带屏蔽的双绞线；输出电源，本机配备有直流24V电源，额定功率8W，作为传感器的电源，不得它用；通信接口:RS485串行通信接口，标准Modbus RTU协议。传感器接入分为二线制仪表接线方式、四线制仪表接线方式、热电阻接线方式。
[0062]一种总线型智能PID自控调节阀及其操作方法，将PID控制仪表、电动执行器整合在一起，增加了 “现场总线”功能。该产品既具有自主控制调节的能力，又具有和上位机进行数字通迅的功能。其优点如下:自动控制，无须另接PID仪表。传感器引线直接引入执行器，省去了繁琐的布线，既降低了成本，又节省了人工；减小了外界电信号干扰的机会，从而使系统更加稳定；通迅更容易实现，采用RS485接口，直接与监控上位机通迅，可方便地实现“就地”和“远程”操作。
[0063]最后应说明的是: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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。
【权利要求】
1.一种总线型智能PID自控调节阀及其操作方法，其特征在于:该调节阀包括电源单元、中央处理器单元、数据采集单元、电机控制单元、人机对话及报警输出单元与通信单元，所述电源单元为本机和外接传感器供电，所述中央处理器单元控制数据采集单元、电机控制单元、人机对话及报警输出单元与通信单元，所述数据采集单元从外接传感器以及内部电位器采集数据送中央处理器单元计算，所述电机控制单元从中央处理器单元接受指令，控制电机的矢量运转，所述人机对话及报警输出单元从按键采集数据，控制液晶屏显示数据，控制各报警触点的吸合，所述通信单元以RS485的接口方式接收、发送数据，实现与上位机的通讯。
2.根据权利要求1所述的一种总线型智能PID自控调节阀及其操作方法，其特征在于:所述该调节阀还包括继电器JZ1、JZ2、JZ3、JZ4、JZ5，继电器JZ3的脚I连接继电器JZ5的脚I并接电源VCCl，继电器JZ3的脚A连接继电器JZ5的脚A，继电器JZ3的脚B连接继电器JZ5的脚B，继电器JZ3的脚4连接继电器JZ5的脚4并接地GNDl。
3.根据权利要求1所述的一种总线型智能PID自控调节阀及其操作方法，其特征在于:所述电源单元中包含一单片机U_Power_p,单片机U_Power_p的输入端PowerN连接继电器JZ2的脚2，单片机U_P0wer-p的输入端PowerL通过保险管Fl连接继电器JZ2的脚3，继电器JZ2的脚2与脚3之间通过电容CpOl连接。
4.根据权利要求1所述的一种总线型智能PID自控调节阀及其操作方法，其特征在于:所述中央处理器单元中包含一单片WU_CPU-P，单片机U_CPU-P包括输出端P0.0、P0.1、Pl.2、Ρ1.3、Ρ1.4、Ρ2.0、Ρ2.1、Ρ2.6、Ρ2.7 与输入端 Pl.7。
5.根据权利要求1所述的一种总线型智能PID自控调节阀及其操作方法，其特征在于:所述数据采集单元中包含一单片机U_Adc-p，单片机U_Adc-p包括输入端P0.0、P2.0、P2.1、w-h、w-tap、Nim、Curent-1n、PtlOO-2、PtlOO-1 与输出端 Ρ1.7、M0T0-C0M,单片机 U_Adc_p的输入端P0.0连接单片机U_CPU-P的输出端P0.0，单片机U_Adc-p的输入端P2.0连接单片机U_CPU-P的输出端P2.0,单片机U_Adc-p的输入端P2.1连接单片机U_CPU_P的输出端P2.1,单片机U_Adc-p的输入端w-h连接继电器JZl的脚10,单片机U_Adc_p的输入端w-tap连接继电器JZl的脚4,单片机U_Adc-p的输入端Nim连接单片机U_Power_p的输入端PowerN,单片机U_Adc_p的输入端Curent-1n连接继电器JZ4的脚4,单片机U_Adc_p的输入端Pt 100-2连接继电器JZ4的脚3，单片机U_Adc-p的输入端PtlOO-1继电器JZ4的脚1，单片机U_Adc-p的输出端Pl.7连接单片机U_CPU-P的输入端Pl.7，单片机U_Adc-p的输出端M0T0-C0M连接继电器JZl的脚I。
6.根据权利要求1所述的一种总线型智能PID自控调节阀及其操作方法，其特征在于:所述电机控制单元中包括一单片机U_Moto-p,单片机U_Moto-p的输入端P0.1连接单片机U_CPU-P的输出端P0.1，单片机U_Moto-p的输入端P2.6连接单片机U_CPU_P的输出端P2.6，单片机U_Moto-p的输入端P2.7连接单片机U_CPU_P的输出端P2.7，单片机U_Moto-p的输入端Lin连接保险管Fl与继电器JZ2的脚3之间，单片机U_Moto_p的输入端K-H连接继电器JZl的脚8，单片机U_Moto-p的输入端K-L连接继电器JZl的脚7，单片机U_Moto-p的输出端LoutD连接继电器JZl的脚3，单片机U_Moto-p的输出端LoutU连接继电器JZl的脚2。
7.根据权利要求1所述的一种总线型智能PID自控调节阀及其操作方法，其特征在于:所述继电器JZl的脚6接地EARTH并通过电容Ce接地GND，继电器JZl的脚9接电源+5V，继电器JZl的脚5接地GND。
8.根据权利要求1所述的一种总线型智能PID自控调节阀及其操作方法，其特征在于:所述人机对话及报警输出单元包含一单片机U_Alarm-p,单片机U_Alarm-p的输入端Pl.2连接单片机U_CPU-P的输出端Pl.2，单片机U_Alarm-p的输入端Pl.2连接单片机U_CPU_P的输出端Pl.2，单片机U_Alarm-p的输入端Pl.3连接单片机U_CPU_P的输出端Pl.3，单片机U_Alarm-p的输入端Pl.4连接单片机U_CPU_P的输出端Pl.4，单片机U_Alarm_p的输出端Alarml-a连接继电器JZ4的脚7,单片机U_Alarm-p的输出端Alarml-b连接继电器JZ4的脚8,单片机U_Alarm-p的输出端Alarm2-a连接继电器JZ4的脚9,单片机U_Alarm-p的输出端Alarm2-b连接继电器JZ4的脚10,单片机U_Alarm_p的输出端Work_a连接继电器JZ4的脚11，单片机U_Alarm-p的输出端Work_b连接继电器JZ4的脚12。
9.根据权利要求1所述的一种总线型智能PID自控调节阀及其操作方法，其特征在于:所述继电器JZ4的脚2与脚6均接地GND，继电器JZ4的脚5接电源+24V。
10.根据权利要求1所述的一种总线型智能PID自控调节阀及其操作方法，其特征在于:所述包括以下步骤: (1)自动控制状态下，显示屏上方显示被控对象的实测值，下方显示操作人员输入的标定值；该模式下，按“OP”或“CL”键，修改标定值，修改完成后，按“E”键确认，调节阀立即进入自动控制状态，如果如果曾经对功能设定实施过一级加锁，这时屏幕会提示您输入一级密码，如果密码不正确，则无法进入，本机出厂时不进行一级加锁，这里说的“一级密码”是用户在“进行一级加锁”中输入的原始密码。 (2)进入设置菜单后，第一项是“PID参数设置”，按“E”键设置参数P，设置范围:11000,出厂默认20 ；P设定完成后，按“E”键设置参数I，设置范围:1-2000，出厂默认5，接下来设置D，设置范围:0-—50，出厂默认0(关闭状态)；PID参数设置完成后，按“E”键退出该菜单操作。 (3)在设置状态下，按“OP”或“CL”键，找到“容差调整”菜单入口，按“E”键进入；本机的容差范围为O100，出厂默认值1.0。 (4)按“E”键进入“报警器设定”，按“OP”或“CL”键，数值的增加或减小。本机配有两只无源开关作为报警输出触点，分别是超高报警和超低报警；测量值高于“高位报警值”时，高报警开关吸合；测量值低于“低位报警值”时，低报警开关吸合；本机出厂设置:高位报警值500，低位报警值O。 (5)按“E”键进入“选择输入分度号”，本机支持的输入分度号有三种，PtlOO,CulOO,电压或电流；在选择分度号时，应同时将主控板上的拨码开关做相应的配置；当选择热电阻输入(包括PtlOO和CulOO)时，K5置于“OFF”，K6置于“ON” ；选择电流或电压输入时，K5置于“ON”，K6置于“OFF” ;在该输入方式下，Kl处于“ON”时,为电流输入状态，Kl处于“OFF”时，为电压输入状态；如果选择了电流或电压输入，系统会要求用户输入量程零点与满度，这时您应将传感器的零点与满度输入本机。 (6)按“E”键进入“正/反作用设置”，按“0P”或“CL”键，PID正/反作用方式切换，按“E”键退出。 (7)按“E”键进入“零位行程设定”，按“0P”键或“CL”键，将阀位调到全关状态，确认无误，按“E”键确定，零位设定结束；屏幕提示设定行程，按“0P”键或“CL”键，将阀位调到全开状态，确认无误，按“E”键确定，退出“零位行程设定”子功能程序。 (8)在设定菜单下，按“0P”键或“CL”键，找到“传感器异常处理”设定菜单入口，按“E”键进入“传感器异常处理”设定状态，屏幕显示当前选项，按“0P”键或“CL”键改变当前选顶，按“E”键确定。 (9)在实施二级加锁的情况下，进入该菜单需要输入二级密码(出厂默认密码为37)，密码正确则可进入参数修正菜单；进入修正菜单后，按“0P”或“CL”键，有三个子菜单供选择:“输入信号修正”、“进行二级加锁”、“返回主菜单”;其中输入信号修正，在该子菜单下，按“E”键进入信号修正，首先是“标准电流修正”，要重置该参数，按“E”键进入，否则，按“H”键跳过电流修正，到达“热电阻修正”入口；在“热电阻修正”入口处，按“E”键进入；按“H”键跳过。进入电流或电阻修正后，请依照提示操作。进行二级加锁，加锁后，将关闭“参数修正”操作的入口 ；如果对该功能操作，则要求输入二级新密码，操作与一级加锁相似。 (10)进入“通信参数设置”菜单后，首先是“设置本机地址”，按“OP”键或“CL”键设定本机的通信地址，完成后按“E”键进入“传输波特率设置”；”在“传输波特率设置”子菜单下，按“OP”键或“CL”键，翻动备选参数项，找到需要的通信波特率数值，按“E”键确认，波特率设置工作完成；本机支持的通信波特率有如下几种:4800、9600、19200、28800、38400、.57600、115200。 (11)在设定菜单下，按“OP”键或“CL”键，找到“一级加锁程序”设定菜单入口，按“H”键，输入一级密码0000，按“E”键确认。 (12)设定完成后，按“OP”键或“CL”键，找到“返回工作状态”设定菜单入口，按“E”键返回正常工作状态。 (13)在设定菜单下，按“0P”键或“CL”键进入“查寻产品序列号”，按“E”键，屏幕会出现本机的产品序列号；再次按E键，退出“查寻产品序列号”程序。 (14)在设定菜单下，按“0P”键或“CL”键进入“查看主板版本号”，按两次“E”键返回工作状态。
【文档编号】G05D7/06GK104214398SQ201310217815
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年6月3日 优先权日:2013年6月3日
【发明者】于洪伟 申请人:无锡市振源自控仪表有限公司