上海申弘閥門有限公司
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之前介紹自力式壓力調節閥在化工行業應用，現在介紹MODBUS協議控制智能電動閥原理通信功能：提供RS-485/M-BUS接口，支持Modbus協議，可方便地與具有RS-485、Modbus通信接口的PLC、DCS、計算機等上位機及傳輸設備對接。結合機電一體化和遠程通信控制技術，用戶可通過計算機根據溫度，壓力，流量，熱量等技術要求遠程控制終端閥門，可提供M-bus、RS-485通信接口與計算機連接，取代昂貴的PLC，廣泛應用于石油、化工、醫藥、建筑、電力等行業。在應用場合往往會根據實際需要將閥門開或關，或者開到一定程度，甚至動態的以某種規律開關。在傳統的模擬控制方式中用時間、電流的大小來表示閥門的開啟角度。由于影響時間、電流(電壓)等參數的因素很多，因此顯示的開啟角度與閥門的實際位置不易達到同步，經常出現明顯的誤差。同時，簡單的模擬量控制提供的信息極為有限，不利于系統的調試和檢修。筆者設計的智能型控制系統采用數字化的方法來控制電動執行機構運行。
智能控制功能：可通過RS-485接口編程，編程后可在無人值守、無上位機的情況下，自動調節閥門開度。在上位機控制下， WZ系列智能執行器可執行的控制命令有：
1） 開閥、關閥、閥門開度調整。
2） 設置工作模式。
3） 設置工作模式數據。
4） 設置通信速率。
5） 上報閥門開度。
6） 上報閥門工作狀態。
7） 與上位機校對時間。
8） 上報身份識別碼。
直接外接4~20mA電流輸入信號:可直接外接4~20mA電流輸入信號并根據信號大小自動調整閥門開度，支持PID算法。
自動故障診斷及自動故障報警功能
當閥門出現故障自動進行故障診斷，并通過通信端口向上位機上報故障現象、可能的故障原因，及故障位置。
防卡死設計當閥門被異物卡住時。閥門的閥球會自動進行多次正、反向旋轉，利用介質流動力排除異物，如果依然不能排除卡死故障，會自動產生“卡死報警”信息。
手動操作設計
當閥門的電動部分癱瘓時，可通過手動搖柄打開或關閉閥門
過負荷保護設計
WZ系列電動閥門均涉及過負荷保護裝置，當閥門電動裝置負荷過重時，不會燒毀閥門內部電機。
1.可輸入2路4~20MA模擬控制信號或直接外接兩只溫度傳感器（PT100,PT1000)，或兩只壓力傳感器。
2.可根據壓力，溫度或4~20mA信號自動調整開度，支持PID算法。
3.具有485/M-bus通信接口，方便遠控和應用于大型控制網絡。
4.可通過通信接口上報溫度，壓力等測量數據。
應用領域：可用于溫控,壓控,溫差控制,壓差控制及自動化控制領域。
典型應用：采暖供回水溫度,溫差,壓力壓差控制及工業反應罐溫度壓力控制。
2MODBUS協議控制智能電動閥原理系統硬件組成
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥智能控制器根據智能化、可靠性高、抗干擾能力強、成本低等原則，控制核心采用8位微處理器MC68HC908SR12(SR12)，電機控制的主電路采用電力電子技術實現。
SR12具有速度快、功能強和價格低等特點。其較高工作頻率可達8MHz，有512字節的片內RAM、12K字節的片內FLASH存儲器，14路10位A/D，及SCI、I2C、SPI等通訊接口［1，4］。
系統應用SR12內部的A/D進行閥門位置信號及輸入控制信號的采集，利用PWM輸出經過濾波后的位置信號，利用I2C總線與外部存儲器AT24C08進行通訊存儲設置值，利用SCI接口通過MAX485與上位機進行數據交換，充分利用了該芯片的內部資源，節約了成本。
特點：
1. 豪華的二次開發編程軟件，也可以通過鍵盤組態。
2. 比同類產品節省30%左右的投資。
3. 可以通過串口下載程序，也可以通過現場總線遠程下載。
4. FLYER3-DEBUG在線仿真軟件，用于驗證你任意編制的控制邏輯是否正確。
5. 通用端口技術，AI與DI、AO與DO口可以相互轉換，AI口還可以靈活選擇PT1000、NTC、或0-10VDC、4～20mA傳感器，*通過軟件設置。
通訊傳送方式：
物理協議：RS-485
總線協議：MODBUS
通訊規約：采用MODBUS協議 RTU通訊規約， 當通訊命令發送至FLYER3時，符合相應地址碼的設備接收通訊命令，如果沒有出錯，則執行相應的任務，并把執行結果返送給發送者。返送的信息中包括地址碼、功能碼、數據以及錯誤校驗碼。如果出錯就不發送任何信息。
2.1信號輸入部分
利用SR12內部A/D轉換，將輸入的模擬信號和閥門位置反饋的模擬信號進行量化。采用REF02作為A/D的基準電壓，其溫度漂移系數為3PPM/℃。
2.2信號輸出部分
SR12有3通道8位高速PWM，每個通道有獨立的計數器，可選擇PWM輸入時鐘以產生各種PWM頻率，并有自動相位控制。利用其中一路PWM作為模擬量輸出信號，其余兩路作為電機控制信號。同時選擇I/O口PTB6作為繼電器開關量輸出的控制信號。
2.3輸入輸出隔離
系統在工業現場使用時，涉及到各種儀表、傳感器及執行機構，會由于各種原因引入信號干擾以及各種危險的強電壓信號。為了保證系統的安全，保證檢測的正確性和運行的可靠性，采用光耦LOC210對輸入輸出信號進行隔離。
2.4通訊部分
為了完成工業現場遠程控制和組網的需要，系統支持RS485通訊方式。電平轉換芯片采用MAX485。實際工作時，可以與上位機進行遠程通訊，進行運行方式設定并監控運行狀態。
2.5MODBUS協議控制智能電動閥原理電機驅動部分
電機的驅動采用電力電子開關雙向可控硅BTA16。雙向可控硅具有開關速度快、壽命長、無火花和拉弧現象等特點［2］，保證執行機構在高溫條件下的長期可靠運行，同時有助于對電機的保護。主電路與CPU之間采用光耦MOC302X驅動，如圖3所示，圖中ZL為電機負載。
在設計中，MOC3020的二極管前向電流為15mA,MOC3021和MOC3023分別為8mA和3mA，所以可以由MC68HC908SR12的I/O口采用灌電流方式直接驅動。在實際工作時RC吸收回路的實際參數需要根據電機參數(ZL)的不同確定。
需要注意的是，MOC302X的耐壓是400V，如果電機需要工作在380V下或者電機的反電勢比較大時，要選用MOC308X系列。與本文相關的論文：自力式煤氣調壓閥組
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