PAGE9PAGE9智能閥門定位器研究的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u3726智能閥門定位器研究的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述 1105191.1智能閥門定位器的發(fā)展 1302681.2國(guó)外研究現(xiàn)狀 2245101.3國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 31.1智能閥門定位器的發(fā)展早期的閥門是完全是人手動(dòng)的進(jìn)行控制，但是由于每個(gè)人操作熟練度的差異造成了效率低下、控制精度波動(dòng)大同時(shí)需要的人工也較大REF_Ref14425\r\h[1]。而手動(dòng)控制時(shí)候會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題如：控制精度差，控制響應(yīng)慢等，這些問(wèn)題可以通過(guò)閥門控制系統(tǒng)來(lái)解決，在閥門控制系統(tǒng)中，閥門開(kāi)度主要由電流的強(qiáng)弱來(lái)控制，它具有時(shí)時(shí)性、速度快、操作簡(jiǎn)單可節(jié)省很大的勞動(dòng)力REF_Ref14523\r\h[2]。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是閥門系統(tǒng)里面的重要部件，定位器是它動(dòng)作核也部件。在現(xiàn)實(shí)使用中和執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)合著一起巧，依靠輸入信號(hào)讓執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)REF_Ref14938\r\h[3]。當(dāng)氣缸進(jìn)行動(dòng)作的時(shí)候，閥門當(dāng)前的位置信號(hào)經(jīng)由反饋裝置把信號(hào)傳遞到定位器中，該信號(hào)與給定信號(hào)進(jìn)行比較再輸出控制信號(hào)使氣缸進(jìn)行動(dòng)作。最后，這就使得定位器與執(zhí)行器構(gòu)成了一個(gè)反饋回路REF_Ref15007\r\h[4]。隨著工業(yè)控制的發(fā)展和微處理器的應(yīng)用產(chǎn)生了閥門控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)中使用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)二線制電流信號(hào)4-20mA，它是輸入信號(hào)。該標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)抗干擾能力比較強(qiáng)并且在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)比較安全，能夠遠(yuǎn)距離控制與傳輸，在工業(yè)控制上應(yīng)用已經(jīng)和廣泛REF_Ref15092\r\h[5]。由于單片機(jī)、ARM等出現(xiàn)與發(fā)展，在工業(yè)控制領(lǐng)域發(fā)生了革命性的變化，人類生活的方方面面大多已經(jīng)被嵌入式系統(tǒng)所影響。由微控制器為核也工業(yè)控制設(shè)備，尤其是現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表，其具有靈活性高、穩(wěn)定性高便于使用這些特點(diǎn)。新型壓電式智能閥口定位器具有良好的人機(jī)交互面板，并且使用簡(jiǎn)便，自身帶有自整定功能，全自動(dòng)化的操作，工作效率高，節(jié)約成本。此外，在控制系統(tǒng)中嵌入先進(jìn)的控制算法，使調(diào)試、安裝、自整定效率大大提高，更好的解決傳統(tǒng)控制系統(tǒng)所存在的一些問(wèn)題REF_Ref15118\r\h[6]。1.2國(guó)外研究現(xiàn)狀目前國(guó)外大廠商已經(jīng)發(fā)行具有遠(yuǎn)程協(xié)議的智能閥門定位器。這些定位器具有信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等功能。壓電式閥門定位器的控制特性有很大提高，能夠達(dá)到各種需求，這是現(xiàn)代定位器發(fā)展的新趨勢(shì)。在十幾年前，國(guó)外的實(shí)力雄厚的自動(dòng)化生產(chǎn)廠商已經(jīng)對(duì)新型智能閥門定位著手研究。英國(guó)羅托克公司首先研制出了IQ系列智能型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（INTELLIGENTELECTRICVALUEACTUATORS）。緊接著，具有二線制的智能閥門定位器被西門子公司，山武公司和費(fèi)希爾等公司等接踵而至的研究出來(lái)，核也控制元件是MCU。一些智能閥門定位器也帶有HART、FF、等接口，通過(guò)這些接口可利用PC機(jī)對(duì)定位器進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控與控制。這些公司所研發(fā)的新型智能閥門定位器擁有世界最頂尖的技術(shù)水平，就目前看，德國(guó)西口子的SIPART系列、日本山武的SVP系列等產(chǎn)品其功能強(qiáng)大，工作穩(wěn)定可靠，被各大領(lǐng)域廣為使用REF_Ref17603\r\h[7]。國(guó)外公司生產(chǎn)的智能閥門定位器體積小、功能強(qiáng)大、穩(wěn)定性好、工作效率高，使用了在全球范圍內(nèi)十分先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)和控制算法，科技水平在世界處于領(lǐng)先地位REF_Ref17632\r\h[8]。隨著遠(yuǎn)程通訊技術(shù)的發(fā)展，將對(duì)工業(yè)控制帶來(lái)很大變革，根據(jù)ARC咨詢機(jī)構(gòu)在2007報(bào)告的市場(chǎng)占有率排名比較靠前的一些公司，這些公司占了大概85%的市場(chǎng)份額。國(guó)外產(chǎn)品在閥門開(kāi)度的控制中，需要通過(guò)控制氣缸的進(jìn)出氣量來(lái)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照預(yù)置信號(hào)和反饋信號(hào)在單片機(jī)中通過(guò)相應(yīng)的算法驅(qū)動(dòng)閥門動(dòng)作，控制信號(hào)則是由單片機(jī)發(fā)出的。最初控制對(duì)象是使用電控制，后來(lái)添加了伺服放大器和設(shè)定值的自設(shè)置。如今，較為主流閥門定位器具有很好的智能化，可通進(jìn)預(yù)設(shè)值自己實(shí)現(xiàn)整定，對(duì)流量和壓力等進(jìn)行控制。做的比較好的公司如：VALTEK的Starpac型智能閥門定位器能夠接受給定4-20mA的電流信號(hào)經(jīng)過(guò)協(xié)議口發(fā)出脈沖信號(hào)根據(jù)本身內(nèi)置算法進(jìn)行控制REF_Ref17773\r\h[9]。雖然國(guó)際大公司生產(chǎn)的智能閥門定位器十分先進(jìn)，然而國(guó)外的東西價(jià)格一般都比較昂貴，并且性能、質(zhì)量等都各不相同，所用技術(shù)也有差異，還有使用中有下面一些問(wèn)題REF_Ref18406\r\h[10]：(1)組態(tài)模式是英文界面或者沒(méi)有可視界面，由于安裝調(diào)試人員大部分外語(yǔ)水平不高，導(dǎo)致操作不方便造成調(diào)試效率低下；(2)功能復(fù)雜，自整定時(shí)間很長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試效率低；(3)裝配的位置比較苛刻不同作用的配置器安裝的位置也不一樣，所以安裝的障礙跟麻煩隨之增加；(4)商品配件被國(guó)外公司操縱控制，一小部分配件損壞智能返回廠家修理，維修時(shí)間長(zhǎng)且維修步驟繁瑣。1.3國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)對(duì)于智能化儀器儀表的研究開(kāi)始的較晚。90年代初，我國(guó)開(kāi)始重視對(duì)智能技術(shù)的深入探索和考慮商討，于此相配的是也投入了大量的資源和資金去彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)的不足REF_Ref20039\r\h[11]。近些年，隨著互聯(lián)巧的發(fā)展工業(yè)控制系統(tǒng)中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了智能化、網(wǎng)絡(luò)化這些技術(shù)也已使用到智能閥口控制系統(tǒng)當(dāng)中REF_Ref20085\r\h[12]。使得智能型閥門定位器在近幾年有了快速的發(fā)展。但是，與國(guó)外生產(chǎn)的定位器相比較，國(guó)產(chǎn)的定位器體積較大、質(zhì)量中、性能差、智能化程度不高，有些結(jié)構(gòu)也不合理然而國(guó)產(chǎn)的智能閥門定位器穩(wěn)定性差、控制效率慢、精度也不精確，接著沒(méi)有完善的報(bào)警模塊和處理裝置。人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)不夠，現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定困難維修難度大等諸多問(wèn)題。而且，國(guó)內(nèi)主要的還是用電動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，技術(shù)主要是模仿為主，在創(chuàng)新和改進(jìn)方面的研究是欠缺的。對(duì)定位器的研究也逐漸增多，部分實(shí)力較強(qiáng)的生產(chǎn)廠家在代理國(guó)際閥門定位器的同時(shí)，開(kāi)始形成了自己科研團(tuán)隊(duì)。這些大的廠商著力進(jìn)行智能閥門定位器的研究及開(kāi)發(fā)。這一過(guò)程雖然取得了很大成就，彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空缺，但與國(guó)外技術(shù)相比，還存在相當(dāng)大的差距，需繼續(xù)努力超趕。國(guó)內(nèi)對(duì)于智能閥門定位器研究較早的如：天津大學(xué)和浙江大學(xué)研究的帶有HART協(xié)議的壓電式智能閥門定位器取得了一定成果：南京易捷ET-SP2系列、重慶川儀的HVP型、深圳萬(wàn)訊的MVP型智能閥門定位器等。然而由于國(guó)內(nèi)壓電陶瓷技術(shù)剛剛起步，成本較高且性能不夠穩(wěn)定，要進(jìn)行這方面的大規(guī)模生產(chǎn)還是比較困難的REF_Ref20222\r\h[13]。改革開(kāi)放以來(lái)，隨著我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)迅速發(fā)展，對(duì)許多液體、氣體等管道系統(tǒng)的控制準(zhǔn)確度、控制速度以及智能化程度的要求越來(lái)越高，而這些管道系統(tǒng)都需要使用閥門定位器來(lái)對(duì)流量進(jìn)行控制；目前我國(guó)的工業(yè)控制和自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展逐漸趨向智能化，智能化已然成為現(xiàn)代工業(yè)控制發(fā)展的新趨勢(shì)。常用的閥門定位器在環(huán)境適應(yīng)性、控制精確度以及用后維護(hù)方面已經(jīng)滿足不了現(xiàn)代智能化控制的要求，智能閥門定位器的出現(xiàn)有效的解決了這些問(wèn)題