【正文】 狀態(tài)量進(jìn)行分析，并按已定的控制規(guī)律，決定下一步的控制過(guò)程。(3)實(shí)時(shí)控制:根據(jù)決策，適時(shí)地對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號(hào)，完成控制任務(wù)。這三個(gè)過(guò)程不斷重復(fù)，使整個(gè)系統(tǒng)按照一定的品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行工作，并對(duì)被控量和設(shè)備本身的異常現(xiàn)象及時(shí)作出處理。 閥門(mén)介紹閥門(mén)是流體輸送系統(tǒng)中的控制部件，具有截止、調(diào)節(jié)、導(dǎo)流、防止逆流、穩(wěn)壓、分流或溢流泄壓等功能。用于流體控制系統(tǒng)的閥門(mén)，從最簡(jiǎn)單的截止閥到極為復(fù)雜的自控系統(tǒng)中所用的各種閥門(mén)，其品種和規(guī)格相當(dāng)繁多。閥門(mén)可用于控制空氣、水、蒸汽、各種腐蝕性介質(zhì)、泥漿、油品、液態(tài)金屬和放射性介質(zhì)等各種類型流體的流動(dòng)。閥門(mén)根據(jù)材質(zhì)還分為鑄鐵閥門(mén)，鑄鋼閥門(mén)，不銹鋼閥門(mén)（2030316等），鉻鉬鋼閥門(mén)，鉻鉬釩鋼閥門(mén)，雙相鋼閥門(mén)，塑料閥門(mén)，非標(biāo)訂制等閥門(mén)材質(zhì)。 智能閥門(mén)定位器閥門(mén)定位器按其結(jié)構(gòu)形式和工作原理可以分成氣動(dòng)閥門(mén)定位器、電－氣閥門(mén)定位器和智能式閥門(mén)定位器。閥門(mén)定位器能夠增大調(diào)節(jié)閥的輸出功率，減少調(diào)節(jié)信號(hào)的傳遞滯后的情況發(fā)生，加快閥桿的移動(dòng)速度，能夠提高閥門(mén)的線性度，克服閥桿的摩擦力并消除不平衡力的影響，從而保證調(diào)節(jié)閥的正確定位。閥門(mén)定位器是控制閥的主要附件它將閥桿位移信號(hào)作為輸入的反饋測(cè)量信號(hào),以控制器輸出信號(hào)作為設(shè)定信號(hào)，進(jìn)行比較，當(dāng)兩者有偏差時(shí)，改變其到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出信號(hào)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，建立了閥桿位移量與控制器輸出信號(hào)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，閥門(mén)定位器組成以閥桿位移為測(cè)量信號(hào)，以控制器輸出為設(shè)定信號(hào)的反饋控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)的操縱變量是閥門(mén)定位器去執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出信號(hào)[1]。閥門(mén)定位器用來(lái)確定閥門(mén)位置，為單片機(jī)的控制提供信息。為了信號(hào)穩(wěn)定性，避免噪聲、共振等現(xiàn)象，做出了改進(jìn)，原理框如圖31。圖31 智能電氣閥門(mén)定位器原理框圖 閥門(mén)定位器作用原理執(zhí)行器是控制系統(tǒng)的終端設(shè)備，它接收控制器信號(hào)，改變操縱變量，實(shí)現(xiàn)控制要求。執(zhí)行器直接與生產(chǎn)過(guò)程接觸，工作在高溫、高壓、腐蝕和振動(dòng)等環(huán)境中。對(duì)不同的操縱變量，執(zhí)行器可以是控制閥、風(fēng)門(mén)、步進(jìn)電機(jī)和變頻調(diào)速器等。為保證執(zhí)行器控制精度，在某些特定場(chǎng)合需用閥門(mén)定位器。定位器控制執(zhí)行器的閥位，能夠增大執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出功率，減少信號(hào)傳遞滯后，克服閥桿摩擦力并消除不平衡力的影響等，保證準(zhǔn)確定位。一般用于高壓、高溫處，克服摩擦力和不平衡力；用于高壓差，增大輸出力，克服不平衡力；控制器輸出直接轉(zhuǎn)換成氣壓信號(hào)去操作執(zhí)行器，提高響應(yīng)速度，輸出信號(hào)的流量大，滯后明顯減??；能實(shí)現(xiàn)氣開(kāi)式、氣關(guān)式互換；改善和修正控制閥的流量特性；可實(shí)現(xiàn)分程控制。閥門(mén)定位器是控制閥的主要附件，它接收控制器的輸出的電流控制信號(hào)，輸出氣壓信號(hào)去控制閥門(mén)；當(dāng)控制閥動(dòng)作后，閥桿的位移通過(guò)反饋裝置反饋到閥門(mén)定位器。因此，閥門(mén)定位器和控制閥構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)。定位器檢測(cè)輸入控制信號(hào)并和閥位反饋信號(hào)比較，若兩信號(hào)有差異，就驅(qū)動(dòng)閥門(mén)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)直到反饋信號(hào)和輸入信號(hào)相匹配。當(dāng)反饋信號(hào)和輸入信號(hào)相等，驅(qū)動(dòng)裝置就停止對(duì)閥位的調(diào)整。普通電氣定位器使控制閥的品質(zhì)得到改善，但受結(jié)構(gòu)等因素限制，仍易受溫度波動(dòng)、振動(dòng)影響；安裝調(diào)試技術(shù)要求高；噴嘴一擋板易堵、能耗較大；定位器零點(diǎn)和行程調(diào)整需反復(fù)進(jìn)行等問(wèn)題。閥門(mén)定位器的控制系統(tǒng)采用的是89C51為核心的單片機(jī)控制系統(tǒng)，它接收來(lái)自調(diào)節(jié)器的設(shè)定閥門(mén)開(kāi)度的電流信號(hào)(420mA)，用這個(gè)信號(hào)與從調(diào)節(jié)閥閥桿反饋回來(lái)的實(shí)際開(kāi)度信號(hào)進(jìn)行比較，如果微處理器得到一個(gè)偏差信號(hào)，就利用這個(gè)信號(hào)去控制壓電閥，使一定量的壓縮空氣經(jīng)過(guò)壓電閥進(jìn)入到調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣室，推動(dòng)閥芯的移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到閥芯的準(zhǔn)確定位。閥門(mén)定位器對(duì)單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求有以下幾點(diǎn)：(1)能夠接收來(lái)自調(diào)節(jié)器的電流信號(hào)并能將它轉(zhuǎn)換成為電壓信號(hào), 能夠采集閥位反饋回來(lái)的模擬信號(hào)；(2)能對(duì)以上采集到的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算、整理，最后根據(jù)偏差的大小輸出連續(xù)信號(hào)或一定寬度的脈沖信號(hào)來(lái)控制壓電閥；(3)利用數(shù)碼管能現(xiàn)場(chǎng)顯示輸入的參數(shù)以及閥門(mén)開(kāi)度；(4)利用按鍵能在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)閥門(mén)的工作流量特性的參數(shù)，以及閥芯的最大、最小行程等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定；(5)調(diào)節(jié)閥在自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)閥芯開(kāi)度大于90% 或小于10% 時(shí), 以及閥芯被卡住時(shí), 控制系統(tǒng)能進(jìn)行報(bào)警；(6)具有斷電保存功能、看門(mén)狗功能、電源電壓監(jiān)測(cè)功能。4 軟件算法設(shè)計(jì)在控制系統(tǒng)中，如果采用開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，則只有給定量影響輸出量，被控制量只能受控于控制量，而被控制量不能反過(guò)來(lái)影響控制量。而系統(tǒng)最主要的功能就是將測(cè)量的結(jié)果反饋到輸入端與輸入量相減得到偏差，再由偏差產(chǎn)生直接控制作用去消除偏差。所以開(kāi)環(huán)系統(tǒng)顯然不能滿足系統(tǒng)的功能需求。而采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)實(shí)際輸出跟輸入比較后進(jìn)行雙向的數(shù)據(jù)交換來(lái)系統(tǒng)修正控制的功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。在閉環(huán)系統(tǒng)中，其控制作用的基礎(chǔ)是被控量與給定值之間的偏差。這個(gè)偏差是各種實(shí)際擾動(dòng)所導(dǎo)致的總結(jié)果。并不區(qū)分其中的個(gè)別原因。因此，這種系統(tǒng)往往同時(shí)能夠抵制多種擾動(dòng)，而且對(duì)系統(tǒng)自身元部件參數(shù)的波動(dòng)也不甚敏感。對(duì)比上述兩種控制系統(tǒng)，可以得出本系統(tǒng)應(yīng)該采用閉環(huán)控制系統(tǒng)。工業(yè)控制中常用的控制算法有PID控制算法、最少拍隨動(dòng)控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等。本控制系統(tǒng)選擇PID控制算法。PID控制器問(wèn)世至今己有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或不到精確數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象，或不能有效測(cè)量手段來(lái)獲系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實(shí)際中也有PI和PD控制。PID控制器就是系統(tǒng)誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制。它具有原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，適用面廣，控制參數(shù)相互獨(dú)立，參數(shù)的選定比較簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)；而且在理論上可以證明，對(duì)于過(guò)程控制的典型對(duì)象——“一階滯后＋純滯后”與“二階滯后＋純滯后”的控制對(duì)象，PID控制器是一種最優(yōu)控制。PID調(diào)節(jié)規(guī)律是連續(xù)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)校正的一種有效方法，它的參數(shù)整定方式簡(jiǎn)便，結(jié)構(gòu)改變靈活(PI、PD、…)。 PID控制算法對(duì)大多數(shù)控制對(duì)象，采用數(shù)字PID控制，均可達(dá)到滿意的控制效果?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)把DCS控制站的功能分配給現(xiàn)場(chǎng)儀表，從而構(gòu)成虛擬控制站。這樣系統(tǒng)就應(yīng)具有PID控制運(yùn)算模塊。PID控制程序流程如圖41所示?？刂瞥绦蚋鶕?jù)當(dāng)前的變量值以及變量值和設(shè)定值的偏差，進(jìn)行PID運(yùn)算。此外程序還提供手自動(dòng)切換功能，并對(duì)輸出值大小和變化速率進(jìn)行限制。由于實(shí)際控制系統(tǒng)的采樣回路都可能存在高頻干擾，因此幾乎所有的控制回路都設(shè)置了一階低通濾波器來(lái)限制高頻干擾的影響[2]。所謂PID即指比例、積分、微分控制算法。比例控制(P)：比例環(huán)節(jié)能及時(shí)成比例地反映控制系統(tǒng)地偏差信號(hào)，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，以減少偏差。比例系數(shù)增大，可以加快系統(tǒng)響應(yīng)速度，減小系數(shù)穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度。但是過(guò)大會(huì)產(chǎn)生較大超調(diào)，甚至導(dǎo)致不穩(wěn)定；若取得過(guò)小，能使系統(tǒng)減少超調(diào)量，穩(wěn)態(tài)裕度增大，但會(huì)降低了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度，使過(guò)渡過(guò)程時(shí)間延長(zhǎng)。根據(jù)系統(tǒng)控制過(guò)程中各個(gè)不同階段對(duì)過(guò)渡過(guò)