上海申弘阀门有限公司
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之前介绍自力式压力调节阀在化工行业应用，现在介绍MODBUS协议控制智能电动阀原理通信功能：提供RS-485/M-BUS接口，支持Modbus协议，可方便地与具有RS-485、Modbus通信接口的PLC、DCS、计算机等上位机及传输设备对接。结合机电一体化和远程通信控制技术，用户可通过计算机根据温度，压力，流量，热量等技术要求远程控制终端阀门，可提供M-bus、RS-485通信接口与计算机连接，取代昂贵的PLC，广泛应用于石油、化工、医药、建筑、电力等行业。在应用场合往往会根据实际需要将阀门开或关，或者开到一定程度，甚至动态的以某种规律开关。在传统的模拟控制方式中用时间、电流的大小来表示阀门的开启角度。由于影响时间、电流(电压)等参数的因素很多，因此显示的开启角度与阀门的实际位置不易达到同步，经常出现明显的误差。同时，简单的模拟量控制提供的信息极为有限，不利于系统的调试和检修。笔者设计的智能型控制系统采用数字化的方法来控制电动执行机构运行。
智能控制功能：可通过RS-485接口编程，编程后可在无人值守、无上位机的情况下，自动调节阀门开度。在上位机控制下， WZ系列智能执行器可执行的控制命令有：
1） 开阀、关阀、阀门开度调整。
2） 设置工作模式。
3） 设置工作模式数据。
4） 设置通信速率。
5） 上报阀门开度。
6） 上报阀门工作状态。
7） 与上位机校对时间。
8） 上报身份识别码。
直接外接4~20mA电流输入信号:可直接外接4~20mA电流输入信号并根据信号大小自动调整阀门开度，支持PID算法。
自动故障诊断及自动故障报警功能
当阀门出现故障自动进行故障诊断，并通过通信端口向上位机上报故障现象、可能的故障原因，及故障位置。
防卡死设计当阀门被异物卡住时。阀门的阀球会自动进行多次正、反向旋转，利用介质流动力排除异物，如果依然不能排除卡死故障，会自动产生“卡死报警”信息。
手动操作设计
当阀门的电动部分瘫痪时，可通过手动摇柄打开或关闭阀门
过负荷保护设计
WZ系列电动阀门均涉及过负荷保护装置，当阀门电动装置负荷过重时，不会烧毁阀门内部电机。
1.可输入2路4~20MA模拟控制信号或直接外接两只温度传感器（PT100,PT1000)，或两只压力传感器。
2.可根据压力，温度或4~20mA信号自动调整开度，支持PID算法。
3.具有485/M-bus通信接口，方便远控和应用于大型控制网络。
4.可通过通信接口上报温度，压力等测量数据。
应用领域：可用于温控,压控,温差控制,压差控制及自动化控制领域。
典型应用：采暖供回水温度,温差,压力压差控制及工业反应罐温度压力控制。
2MODBUS协议控制智能电动阀原理系统硬件组成
上海申弘阀门有限公司主营阀门有：截止阀,电动截止阀智能控制器根据智能化、可靠性高、抗干扰能力强、成本低等原则，控制核心采用8位微处理器MC68HC908SR12(SR12)，电机控制的主电路采用电力电子技术实现。
SR12具有速度快、功能强和价格低等特点。其较高工作频率可达8MHz，有512字节的片内RAM、12K字节的片内FLASH存储器，14路10位A/D，及SCI、I2C、SPI等通讯接口［1，4］。
系统应用SR12内部的A/D进行阀门位置信号及输入控制信号的采集，利用PWM输出经过滤波后的位置信号，利用I2C总线与外部存储器AT24C08进行通讯存储设置值，利用SCI接口通过MAX485与上位机进行数据交换，充分利用了该芯片的内部资源，节约了成本。
特点：
1. 豪华的二次开发编程软件，也可以通过键盘组态。
2. 比同类产品节省30%左右的投资。
3. 可以通过串口下载程序，也可以通过现场总线远程下载。
4. FLYER3-DEBUG在线仿真软件，用于验证你任意编制的控制逻辑是否正确。
5. 通用端口技术，AI与DI、AO与DO口可以相互转换，AI口还可以灵活选择PT1000、NTC、或0-10VDC、4～20mA传感器，*通过软件设置。
通讯传送方式：
物理协议：RS-485
总线协议：MODBUS
通讯规约：采用MODBUS协议 RTU通讯规约， 当通讯命令发送至FLYER3时，符合相应地址码的设备接收通讯命令，如果没有出错，则执行相应的任务，并把执行结果返送给发送者。返送的信息中包括地址码、功能码、数据以及错误校验码。如果出错就不发送任何信息。
2.1信号输入部分
利用SR12内部A/D转换，将输入的模拟信号和阀门位置反馈的模拟信号进行量化。采用REF02作为A/D的基准电压，其温度漂移系数为3PPM/℃。
2.2信号输出部分
SR12有3通道8位高速PWM，每个通道有独立的计数器，可选择PWM输入时钟以产生各种PWM频率，并有自动相位控制。利用其中一路PWM作为模拟量输出信号，其余两路作为电机控制信号。同时选择I/O口PTB6作为继电器开关量输出的控制信号。
2.3输入输出隔离
系统在工业现场使用时，涉及到各种仪表、传感器及执行机构，会由于各种原因引入信号干扰以及各种危险的强电压信号。为了保证系统的安全，保证检测的正确性和运行的可靠性，采用光耦LOC210对输入输出信号进行隔离。
2.4通讯部分
为了完成工业现场远程控制和组网的需要，系统支持RS485通讯方式。电平转换芯片采用MAX485。实际工作时，可以与上位机进行远程通讯，进行运行方式设定并监控运行状态。
2.5MODBUS协议控制智能电动阀原理电机驱动部分
电机的驱动采用电力电子开关双向可控硅BTA16。双向可控硅具有开关速度快、寿命长、无火花和拉弧现象等特点［2］，保证执行机构在高温条件下的长期可靠运行，同时有助于对电机的保护。主电路与CPU之间采用光耦MOC302X驱动，如图3所示，图中ZL为电机负载。
在设计中，MOC3020的二极管前向电流为15mA,MOC3021和MOC3023分别为8mA和3mA，所以可以由MC68HC908SR12的I/O口采用灌电流方式直接驱动。在实际工作时RC吸收回路的实际参数需要根据电机参数(ZL)的不同确定。
需要注意的是，MOC302X的耐压是400V，如果电机需要工作在380V下或者电机的反电势比较大时，要选用MOC308X系列。与本文相关的论文：自力式煤气调压阀组
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