工业过程扼制对气动执行器的智能化要求一天比一天十分急切，而智能阀门定位器是成功实现气动执行器智能化的关键附件。在场总线技术的迅疾进展和一天一天地走向完备，加速助推了智能阀门定位器产品的研讨。在海外，FISHER、ABB、SIEMENS、AZBIL、SAMSON等企业已经出产成熟的智能阀门定位器产品，并广泛应用于冶炼金属、石化、电力等行业。国内的主导产品仍基于力均衡原理的机械式电气阀门定位器，智能阀门定位器的开发尚处于初等阶段，研发出的几款数码式阀门定位器不可以满意在场总线及开放式扼制系统对智能阀门定位器的要求。开发高性能、高靠得住性和低成本的国产智能阀门定位器十分不可缺少，HVP系列智能阀门定位器就是在这一背景下而预设。不锈钢球阀

  1 扼制系统总体结构

  在扼制系统中，调节器、定位器、执行器、变送器等构成了一个闭环扼制网络

  扼制器总体结构概况图

  中r是被调量的设定值，u是来自DCS系统调节器的阀位扼制信号，f是定位器的输出信号，y是气动执行器的输远门程，c是位置反馈信号，ym是被调量的实际勘测值。定位器对换节器过来的调节信号(4～20mA)与执行器反馈归来的阀门位相信号施行比较，判断其是否与预先期待的关系相般配，假如相般配，则定位器将执行器保持在此位置，否则将使执行器动作直到两信号相般配，成功实现对阀门的非常准确扼制和定位。

  2 定位器硬件局部别设置计

  定位器硬件系统的预设框图所示。

  定位器硬件系统框图

  2.1 超低功耗电源电路的预设

  HVP智能阀门定位器是基于二线制4～20mA电流信号输入形式，实际电路中需求取得一组扼制电路所需的电源电压，这些个电源电压均取自4～20mA输入信号，故要求系统务必在极低的功耗下办公。

  2.2 数值搜集和处置电路的预设

  智能阀门定位器需求搜集来自调节器的4～20mA扼制信号和阀位反馈杆反馈归来的阀位信号，因为这个，为增长系统的群体性能，要求数值的搜集和处置具备精密度高、运算速度快、功耗低的独特的地方。

  2.3 二线制仪表

  整个儿扼制系统的电源、扼制信号都来自于两根导线上传道输送来的4～20mA环路电流，这就是所说的的二线制仪表。二线制仪表的最大独特的地方就是电源和信号线共用两根导线，整个儿仪表的供电均从扼制信号中提出取得，不运用不论什么其它外部电源。认为合适而使用二线制预设的优势在于，系统能够满意工业过程扼制中基本的安全防爆要求，定位器办公的安全性和靠得住性有所增长，定位器的运用范围扩张，群体成本减低。

  图3 二进制阀门定位器扼制单元构成

  3 HART通讯预设

  HART协议是基于Bell202标准通信基础进步展起来的通信协议，运用频移键控FSK(FrequencyShiftKeying)技术，将HART信号叠加在标准4～20mA过程扼制摹拟信号上，它成功地使摹拟信号与数码信号同时双向通信，而不互相干扰。HART还可以在一根双绞线上以尽数字的形式通信，支持15个在场设施的多站网络，况且能明白地描写在场仪表的各项特别的性质。

  基于HART协议的智能阀门定位器扼制结构框图

  由智能阀门定位器扼制结构(图4)可以发觉，MCU与HARTModem的接口预设是成功实现HART通信的关键，只有在MCU与HARTModem之间成功通信在这以后，智能仪表能力变成具备HART功能的在场仪表，能力成功实现HART协议的长程通信和参变量组态等功能。

  4 系统关键技术

  4.1 输入信号滤波电路预设

  因为工业在场背景普通比较卑劣，各种干扰较多，智能阀门定位器在此背景下正常办公时需求有EMI抗干扰预设。EMC(电磁兼容)是指在有限的空间、时间和频谱范围内，各种电气设施并存而不引动性能减退。一台具有令人满意电磁兼容性能的设施，应当既不受四周围电磁背景的影响也错误四周围导致电磁扰乱。输入信号滤波电路(图5)的运用要得智能阀门定位器可以在卑劣的工况下正常、牢稳的办公，不受外界干扰的影响。

  图5 输入信号滤波电路

  4.2 DC/DC电源板块预设

  智能阀门定位器的输入仅为4～20mA电流信号而无另外的电源提供，但系统正常办公时，需求一组电源电压提提供系统各个局部，这就要求系统有电源改换装置来成功实现IV改换。鉴于定位器的低功耗要求和扼制单元大小的限止，电源板块的预设尤为关键。HVP系列智能阀门定位器认为合适而使用的是变压器隔离DCDC，它能随着负载的变动半自动调试占空比，因此能在较大的动态负载变动下维持极好的输出牢稳性和极高的速率(可达85百分之百)。这个之外，它的整个儿办公温度范围频率变动不超过10百分之百，温度的变动几乎不影响其输出电压和速率。

  (1)能+羭縷取得。当总线电流通过DCDC板块输入端时，因为输入端与7.5V稳压二级管并联，则进入了板块的最小理想能+羭縷为W：W=7.5×3.6=27(mW)。变压器速率约为70百分之百，所以最小理想能+羭縷约为W=27×70百分之百=18.9(mW)，那里面7.5V为稳压二级管实际稳压值，3.6mA为保障仪表正常办公的最小输入电流。

  (2)隔离变压器。变压器输入电压：Ui=7.5-0.3=7.2(V)(不思索问题变压器内部电阻)，开关管电压Uceo=0.3V。觉得变压器为理想变压器，则3V绕组输出电压：

  28V绕组输出电压：

  反馈电压：

  那里面N为变压器各绕组匝数，作别为48，22，180，8匝。

  HVP智能阀门定位器认为合适而使用的DCDC由自激电路、隔离变压器、缓和冲突输出3局部组成，涵盖数码电路电源输出局部和驱动电路电源输出局部(线圈扼制局部)。

  HVP智能阀门定位器组成

  5 结束语 不锈钢球阀

  本文绍介了自主开发的HVP型压电阀式智能阀门定位器。在克化借鉴海外同类产品的基础上，自主创新，在国产化智能阀门定位器的研究制造方面作了考求和试验，成功研究制造出了完整的具有通讯功能的智能阀门定位器扼制系统。预设了阀门定位器与HART协议的接口电路和通讯手续，要得阀门定位用具备在场总线的接口，可以成功实现在场或长程扼制，运用扼制室上位机或手操器可以对阀门定位器施行组态、调整和诊断。

  实践证实，该系列定位器扼制系统的各项性能优秀，在某些方面(青灰填料阀门的扼制过程中，扼制效果表面化超过了一点海外产品)达到或超过了海外产品的性能。该系列产品现已经过国度有关技术鉴定，从2002年直到现在，HVP系列智能阀门定位器经历了多次升班换代，不断更新，现已有数万台定位器正在在场运用，主要散布在冶炼金属、化工、电力、炼油等行业，已经变成国内智能阀门定位器的上层品牌。