阀门远程控制系统的工作原理及设计
今天为大家介绍一项国家发明授权专利—一种智慧型阀门远程控制系统及其工作方法。该专利由扬州电力设备修造厂有限公司申请，并于2018年8月17日获得授权公告。
内容说明本发明涉及阀门的远程控制领域。
发明背景在社会快速城市化进程中，高楼大厦越来越密集，大型工业和民用住宅距离也越来越近，在土地充分利用的同时，也带来了安全的隐患。如果管道发生大量的煤气、自来水、化工有毒气体等物质泄露，造成的损失是无法估量的。而电动执行机构，作为各类阀门的控制机构，若能在事故的第一时间及时操作阀门，减少泄露液、气体的排放，起着至关重要的作用。
如果电动执行机构能够第一时间发现现场环境异常情况，反馈管道异常信息，并把数据传输给中央控制系统，中央控制系统及时操作阀门，那么灾难造成的损失将大大减少。但是，中央控制系统，一般是应用在工业控制或者大规模高档楼宇领域，而在普通民用楼宇或者小型工厂应用很少，且发生事故时，难以保证线路的通畅，另外，该系统造价昂贵，技术要求高，且操作不易。
发明内容本发明针对以上问题，提出了一种结构精巧、操作难度低且成本低，使用时可及时发现并反馈阀门的异常状态，从而使人们可快速做出判断并及时对电动执行机构发出指令的智慧型阀门远程控制系统及其工作方法。
本发明的结构框图本发明的技术方案为：所述阀门设在管道中、且管道内设有信号采集装置，其特征在于，所述控制系统包括监控中心、通讯基站、若干手机客户端和若干电动执行机构;
所述电动执行机构用于驱动所述阀门、且与所述信号采集装置连通，所述监控中心通过无线信息与所述通讯基站连通，若干所述手机客户端通过无线信息与所述通讯基站连通，若干所述电动执行机构通过无线信息与所述通讯基站连通，所述电动执行机构与手机客户端
智能阀门定位器中压电 阀工作原理 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
0引言 阀门定位器是气动调节阀的配套产品，长期以来国产的阀门定位器是使用模拟信号和力平衡原理方法实现的。近年来，由于电子技术的发展，国外多家公司推出了智能阀门定位器，因为其控制精度高、可靠性好、抗振性好、调试方便、流量特性可在线修改、可远程通讯等优越性能，深受用户的青睐。我公司经过多年攻关，研制出HVP型智能阀门定位器，该产品由CPU模板、阀门电流反馈模板、HART通讯模板、报警模板、显示模板、精密位置传感器和I／P 转换单元组成。 I／P转换单元是阀门定位器重要的关键部件之一，其可控性、抗振动性、耗电量、耗气量指标都将直接影响整机性能，设计出优良的I／P转换单元是实 现阀门定位器智能化的重要步骤之一。 1I／P转换单元的类型 I／P转换单元主要作用是把电信号变换成气动信号，通过放大喷嘴的背压和流量控制，使其具有足够的功率去操作气动调节阀。I／P转换单元的种类可按空气消耗量分为：耗气式和不耗气式两种结构。其中由于不耗气式I／P转换
单元的耗气量小，气源压力易于稳定，压力放大倍数小，改善振荡现象，因此，不耗气式的I／P转换单元常常用于阀门定位器设计中。 I／P转换单元按结构形式可分为：线圈喷嘴挡板式、线圈滑阀式和压电阀式三种结构。由于线圈喷嘴挡板式I／P转换单元的结构简单、制造方便、成本低，因此，传统阀门定位器中的I／P转换单元绝大多数采用这种结构方式。线圈滑阀式主要在电磁阀中采用，压电阀式的I／P转换单元，最早出现是在二十世纪90年代西门子公司推出的SIPARTPS智能阀门定位器中，因其具有高抗振动性、高可靠性、低功耗、低耗气量和能够接受较高频率的控制信号等特点，非常适合智能阀门定位器对I／P转换单元的性能要求。 2压电阀工作原理和技术指标 （1）工作原理 压电阀实际是利用功能陶瓷片在电压作用下产生弯曲变形原理制成的一种两位式（或比例式）控制阀。控制压电阀动作只需提供足够的电压，电功耗几乎为零。其动作原理：压电阀的初始状态（不通电，如图1所示），功能陶瓷片作用在喷嘴口1上，这时，口2与喷嘴口3与先导腔连通，形成为一个整体。当压电阀接通电源时（如图2所示），功能陶瓷片变形向上翘，把喷嘴口 3压住，使得口2与喷嘴口1连通。
阀门远程控制系统的工作原理及设计 今天为大家介绍一项国家发明授权专利—一种智慧型阀门远程控制系统及其工作方法。该专利由扬州电力设备修造厂有限公司申请，并于2018年8月17日获得授权公告。 内容说明本发明涉及阀门的远程控制领域。 发明背景在社会快速城市化进程中，高楼大厦越来越密集，大型工业和民用住宅距离也越来越近，在土地充分利用的同时，也带来了安全的隐患。如果管道发生大量的煤气、自来水、化工有毒气体等物质泄露，造成的损失是无法估量的。而电动执行机构，作为各类阀门的控制机构，若能在事故的第一时间及时操作阀门，减少泄露液、气体的排放，起着至关重要的作用。 如果电动执行机构能够第一时间发现现场环境异常情况，反馈管道异常信息，并把数据传输给中央控制系统，中央控制系统及时操作阀门，那么灾难造成的损失将大大减少。但是，中央控制系统，一般是应用在工业控制或者大规模高档楼宇领域，而在普通民用楼宇或者小型工厂应用很少，且发生事故时，难以保证线路的通畅，另外，该系统造价昂贵，技术要求高，且操作不易。 发明内容本发明针对以上问题，提出了一种结构精巧、操作难度低且成本低，使用时可及时发现并反馈阀门的异常状态，从而使人们可快速做出判断并及时对电动执行机构发出指令的智慧型阀门远程控制系统及其工作方法。 本发明的结构框图本发明的技术方案为：所述阀门设在管道中、且管道内设有信号采集装置，其特征在于，所述控制系统包括监控中心、通讯基站、若干手机客户端和若干电动执行机构; 所述电动执行机构用于驱动所述阀门、且与所述信号采集装置连通，所述监控中心通过无线信息与所述通讯基站连通，若干所述手机客户端通过无线信息与所述通讯基站连通，若干所述电动执行机构通过无线信息与所述通讯基站连通，所述电动执行机构与手机客户端
电动蝶阀远程自动化 控制系统 深圳市安泰宇盛科技有限公司Shenzhen Antaiyusheng Technology.,Ltd
目录 第1章系统概况 (3) 1.1 现状概况 (3) 1.2 整治原则及目标 (3) 1.3 系统核心竞争优势 (4) 第2章系统组成 (5) 2.1 系统联网结构 (5) 第3章产品介绍 (6) 3.1 主控制器（首部） (6) 3.2 总线电动蝶阀控制器 (7) 3.3 电动蝶阀AC220V (8) 第4章配置 (9) 4.1 配置清单 (9)
第1章系统概况 1.1 现状概况 随着设施灌溉的进一步推进，我们会越来愈多的感受到新的问题： 1、人为随意延长灌溉时间，多开阀门，有时遇到灌溉次数不均匀造成部分农作物缺水受旱，农民通常又采用“点片补水”的办法补救，其结果是顾了头、顾不了尾，受旱面积越补越多。 2、严重破坏农作物水利运行规律，使滴灌质量无法保证，达不到节水增产增效的目的。 3、伴随轮灌制度的规范化和科学化，人工操作难度将会越来较大，人工操作已逐渐成为节水滴灌大面积发展的阻力。 4、很多种植户受长期沟灌传统思维影响不能严格按照设计灌溉时间、次序进行灌溉，而是经常人为增加轮灌面积，延长灌溉时间，造成轮灌计划得不到有效执行，最终造成农作物滴灌系统运行不正常，农田因灌水不均匀而局部减产。 1.2 整治原则及目标 新疆地区地域辽阔，土地较多，浇水施肥要用很多的劳动力，浇一次水可能要到几十上百公里的井泵房去操作，导致费时、费力、费人工。原有的节水灌溉系统虽然在降低作物灌溉制度，提高作物产量上有明显的作用，但由于人工操作的可变性过大，致使灌溉的合理性无法得到进一步的提高。而滴灌自动化控制系统是通过对土壤、作物、气象等各类因素的采集、分析后由操作系统发送相关信息指令对田间各类阀门进行控制，以此来实现降低人工分析决策的不合理性因素对农业灌溉的影响。作为现代化农业发展的趋势，在新疆现状农业灌溉已大面积实施节水工程的前提下，进一步推广滴灌自动化控制系统在节水工程中的使用，对促进新疆农业经济发展具有极大的意义。 滴灌是一种高效节能省水增产的微灌灌溉技术，它具有很多优点，适合我国的国情，具有很强的推广优势，而且很方便实现灌溉的全自动控制，滴灌将成为二十一世纪发展我国节水灌溉的重点，是加速我国农业实现节水灌溉、精准农业和设施农业的有效途径，将更好的促进我国农业现代化的发展，滴灌自动化系统在经济上是合理的，技术上是可行的，将成为
闸门自动化监控系统 应用领域：水利水库灌区河道干渠明渠供水渠的闸门现地控制和闸门远程控制。 传统电动闸门的升降，往往在简易电力箱内采用开关按钮直控接触器的方式，无法对闸门的开启高度进行测量，也不能判断闸门板当前的运行状态，更不具有计算机化控制，或者远程控制接口，此类闸门的控制手段无法做到精确的闸门板定位，由于闸门底部淤泥等情况复杂，易造成螺杆顶弯变形，甚至破坏启闭机，不能继续工作，影响水利系统的业务运行。 山东亿捷网络科技有限公司的闸门自动化控制系统，以“无人值守”为设计原则，采用SCADA系统结构，通过传感技术、自动化控制技术、计算机软硬件技术、网络通信技术等，为用户提供了一套既可现地对闸门进行控制，也可远程通过计算机进行闸门启闭的自动化控制系统，该闸控系统可接入渠道水位信号、流量信号，或现场视频信号等，能够将水位、流量、视频画面等与闸控系统集中显示在一个软件画面中，使得远方操作更加可视，达到无人值守、统一调度的目标。 闸门自动化监控系统由以下两部分组成： 1、现地控制屏。 2、远程监控软件。
1、现地控制屏。 现地控制屏，主要由逻辑控制部分（PLC）、执行部分（电机保护器、相序保护器、过载保护器、交流接触器、闸位计、电压变送器、电流变送器等）、通信部分（以太网接口、无线GPRS接口、RS485接口等）共三部分，组成了一套工业级高可靠的闸门自动化控制系统。 现地控制系统支持螺杆式、卷扬式、斜拉式等闸门类型，无论单孔还是多孔闸门均可接入到系统中来。同时，考虑闸室一般地处偏远，系统除支持有线网络外，可选择微波或GPRS或超短波等无线方式进行远程控制。同时现地控制系统配置了一面触摸屏，图形化的人机界面，模拟现场闸门的状态，使得操作更简单，更准确。 闸控现地触摸屏画面
阀门电动执行器控制模块设计 一、设计目的和要求 电气控制技术综合实践是电气工程及其自动化专业学生在所有专业课结束时进行的一次课程设计,是一个综合运用专业知识的过程。其目的在于全面检验学生对专业基础课和专业课知识的掌握情况，提高知识综合运用能力和动手实践能力。设计包括确定控制任务、系统总体方案设计、硬件系统设计、控制软件的设计、系统调试、性能测试等方面的要求，以便使学生掌握电气控制系统设计的总体思路和方法。 二、设计内容及步骤 1 任务提出 电动执行器是工业过程控制中的重要设备,它接收来自调节器的模拟信号（一般是4~20mA 电流信号）或上位机的数字信号, 将其转换为电动执行器相对应的机械位移（转角、直线或多转）并自动改变操作变量（调节阀、风门、挡板开度等），以达到对被调参数（温度、压力、流量、液位等）进行自动调节的目的，使生产过程按预定要求进行。 本课题要求设计一个阀门电动执行器控制模块。 1．1 对象参数： （1）电动机为单相异步电动机，额定功率10W，额定电流0.16A，外接电容CBB61、1.5uF500V。 （2）电源：220V±10%，50Hz。 （3）环境温度：-25~80℃。 （4）环境湿度：≤95%RH。 1．2 基本功能要求： （1）输入4~20mA或1~5V控制信号，相应阀门开度在0~100%之间变化。 （2）输入信号失效，位置保持原位。 （3）可就地手动操作。 （4）死区可以调整。 1．3 扩展功能要求（选做） （1）过力矩保护。 （2）行程限位保护。 （3）定位误差：≤1%。 （4）灵敏度：0.025%（1/4096）。
三、阀门电动执行器控制模块工作原理 电动执行器主要由控制器、电机和减速器三部分组成，由上位调节装置给出的1~5V电压信号Us，减速器输出的直线位移信号x（或角位移信号θ）经位置检测装置后形成位置反馈信号Uf，这两个信号经比较和放大后控制电机的运转，电机带动减速机构产生相应的直线位移或转角位移。 四、硬件原理图 电路总原理图 1 系统总体方案 将给定的1V~5V直流信号与模拟阀门位置的电位器分压得到的电压进行比差动放大，根据差动放大结果分别接通PNP或者NPN两个不同的三极管，三极管接通后光耦得电，触点接通，220V电机驱动电路分别得电，使电机实现正转或者反转。 为了判断给定信号是否小于1V，无法判定是线路断掉还是刚上电时信号还没给上，所以我们设定，当输入端的信号小于1V时，让比较器的输出端驱动光耦接
水闸闸门监控系统详细 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
水闸闸门遥控与监测系统方案 1、概述 某水闸共5孔平板闸门，闸门宽度8米，闸身长40米。目前使用的水闸监控系统已经完全损坏，使用中存在以下问题： （1）不能实现定点控制闸门开度。目前各闸门的定点控制均由值班人员手动完成。由于现场控制站在闸顶楼上，值班人员只能凭现场聆听闸门与卡位相接的声音实现定点控制闸门开度，在下雨等噪音严重的情况下往往会因无法听到声音而难以定位，监控效率低，且存在安全隐患； （2）闸门现场控制站的PLC坏掉，工作不稳定，其他装置是否损坏不确定； （3）无法实现远程监控功能，不能满足监控管理自动化的要求。2、 系统工作范围 本系统功能的实现： （1）五孔平板闸门的自动控制：通过工控机现地实现左右四扇闸门的全开、全关控制和中间闸门的全开、半开、全关控制。也可在监控室上位机远程控制闸门开度； （2）五孔平板闸门的手动控制：在工控机故障或其他特殊情况下，采用手动控制方式实现各种控制；
（3）主要参数的采集与显示：采集各孔闸门位置及状态信号、上下游水位和闸基扬压力信号，并在控制面板和上位机上显示； （4）视频监控功能：设多台定点视频监控摄像头对闸门进行监视，在监控室可以实时对闸门进行监控。 系统监控内容 输入/输出信号统计 闸门监控系统报警信号统计 闸门监控系统 系统设计
考虑到水闸五孔闸门和启闭机分组监控的特点，本方案根据要求设计一套以工控机为主控设备并配置手动操作与执行设备组成的分层分布式计算机监控系统，该系统由一台上位机、一台现地工控机单元、摄像头、视频显示器等组成。在监控室可以通过显示器远程监视闸门的运行状况，并实现远程发送控制指令；现场控制站能接收来自上位机的控制指令进行控制，也可以单机独立控制，特殊情况下实现手动控制。系统总体结构 监控系统总体由闸门监控子系统和视频监控子系统构成。总体框图如图1所示： 图1 水 闸监控系统总体框图
阀门定位器原理与调节第一章气动阀门定位器 气动阀门定位器的原理图如下：（气关阀正作用） 气动阀门定位器实物图如下：
气动阀门定位器是按力平衡原理设计工作的，其工作原理方框见上图所示，它是按力平衡原理设计和工作的。 如图上图所示当通入波纹管的信号压力增加时，使杠杆2绕支点转动，档板靠近喷嘴，喷嘴背压经放大器放大后，送入薄膜执行机构气室，使阀杆向下移动，并带动反馈杆（摆杆）绕支点转动，连接在同一轴上的反馈凸轮（偏心凸轮）也跟着作逆时针方向转动，通过滚轮使杠杆1绕支点转动，并将反馈弹簧拉伸、弹簧对杠杆2的拉力与信号压力作用在波纹管上的力达到力矩平衡时仪表达到平衡状态。此时，一定的信号压力就与一定的阀门位置相对应。 以上作用方式为正作用，若要改变作用方式，只要将凸轮翻转，A向变成B向等，即可。 所谓正作用定位器，就是信号压力增加，输出压力亦增加；所谓反作用定位器，就是信号压力增加，输出压力则减少。要改变正反作用，Fisher的阀只需要把里面的调节盘拨到另一侧即可。 一台正作用执行机构只要装上反作用定位器，就能实现反作用执行机构的动作；相反，一台反作用执行机构只要装上反作用定位器，就能实现正作用执行机构的动作。 至于气开阀，由于是在膜盒下面通气，需要将如图中的凸轮反转。
第二章电气阀门定位器 由于现在DCS在现场使用越来越多，很多控制器都是使用了中控系统的控制器，所以中控到现场的都是4-20mA的电信号，到现场又需要阀动作的比较快。 虽然阀门定位器由最初的气/气阀门定位器、电/气阀门定位器发展到现在的数字阀门定位 器、区域总线阀门定位器，但它们的基本原理和主要功能都没有大的改变。 定位器中基本自控元件介绍--电/气转换器原理 随着仪表技术的发展，气动仪表领域已逐步被电动仪表和计算机控制所占领，现在只有在一些特 殊的场合还在使用气动仪表，作为仪表中的阀门附件“定位器”也由原来的气动阀门（P/P）定
气动阀门执行器的控制方式及工作原理 气动执行器结构 在实际工业生常和工业控制中，用来控制气动执行机构的方法也很多，常用的有以下几种。 (一)基于单片机开发的智能显示仪控制 智能显示仪是用来监测阀门工作状态，并控制阀门执行期工作的仪器，它通过两路位置传感器监视阀门的工作状态，判断阀门是处于开阀还是关阀状态，通过编程记录阀门开关的数字，并且有两路与阀门开度对应的4～20mA输出及两足常开常闭输出触点。通过这些输出信号，控制阀门的开关动作。根据系统的要求，可将智能阀门显示仪从硬件上分为3部分来设计：模拟部分、数字部分、按键/显示部分。 1、模拟电路部分主要包括电源、模拟量输入电路、模拟量输出电路三部分。 电源部分供给整个电路能量，包括模拟电路、数字电路和显示的能源供应。为了实现阀门开读的远程控制，需要将阀门的开度信息传送给其他的控制仪表，同时控制仪表能从远方制定阀门为某一开度，系统需要1路4～20mA的模拟量输入信号和1～2路4～20mA的模拟量输出信号。模拟量输入信号通过A/D转换变成与阀门开度相对应的数字信号后送给数字部分的单片机，在单片机中对它进行滤波处理后就可以输出了。阀门的开度信息通过D/A转换后变成模拟信号输出，用来接显示仪显示阀门开度或连接其他的控制设备。在本设计系统中，所有的数字量数据均采用串行的输入输出方式，为了节省芯片资源和空间，输入的4～20mA 的模拟量在转化为数字量时，采用已有的4路DA芯片与单片机的系统资源相结合作8位的AD使用。
2、数字电路部分主要包括：单片机、掉电保护、两路监测脉冲输入信号、两路常开常闭转换触点输出。 在设计方案中选用目前普遍使用的51系列单片机AT89C4051。AT89C4051是一款低电压、高性能的CMOS8位微控制器，它具有4K字节的可擦除、可重复编程的只读闪存。通过在单芯片内复合一个多功能的8位CPU闪存，在性能、指令设定和引脚上与80C51和80C52完全兼容。 考虑到在系统掉电或重新启动时，需要保持先前在仪表中设置的一些阀门参数，而单片机中的数据存储器不具备掉电存储功能，所以在片外扩展了一个具有掉电保存功能的芯片X5045。X5045是一种集看门狗、电源监控和串行EEPROM3种功能于一身的可编程电路，这种组合设计可以减少电路对电路板空间的需求，X5045中的看门狗为系统提供了保护，当系统发送故障而超过设定时间时，电路中的看门狗将通过RESET信号向CPU作反应。X5045提供了三个时间值供用户选择使用。它所具有的电压监控功能还可以保护系统免受低电压的影响，当电源电压降到允许范围以下时，系统将复位，直到电源电压返回到稳定值为止。X5045的存储器与CPU可通过串行通信方式接口。共4069位，可以按512×8个字节来放置数据。 X5045的管脚排列，它共有8个引脚，各个引脚的功能如下： CS：电路选择端，低电平有效； SO：串行数据输出端； SI：串行数据输入端； SCK：串行时钟输出端； WP：写保护输入端，低电平有效； RESET：复位输出端； Vcc：电源端； Vss：接地端。 INA为输入信号，是由光电传感器采集到的阀门脉冲信号(<10mA)。该信号经旁路电容滤波后送入光耦，转换成了输出的OUT电压信号送入单片机。输出的电压可直接进入单片机的I/O口。在控制中，要求A、B两路脉冲都接收到的时候，才认为是由信号输入，AB为正转，BA为反转。只有一路信号输入时不计数。 两路常开、常闭转换触点输出。用来连接电磁阀，通过控制电磁阀的吸合来控制气动执行机构作相应的开阀或关阀动作。 3、显示部分主要包括：单片机、4位LED显示、3只状态指示灯(自动、正转、反转)、3
一种远程控制系统的设计与实现 刘旭东 (长安大学信息工程学院陕西西安710064) 摘要:目前,随着计算机网络的广泛应用,无纸办公和远程办公是人们经常谈及的话题,为了实现计算机网络的这 种应用,方便人们工作,本文提出了一种远程控制系统。为了实现这个系统,首先从系统所要实现的功能着手,设计出该 系统的体系结构,并详细说明体系结构中各模块的主要功能;接着从通信效率和网络环境方面考虑,设计出适合于该系统 的通信协议;最后以流程图的方式详细说明系统软件的实现过程。 关键词:远程控制;软件;系统结构;通信协议 中图分类号: TP393.09 文献标识码: B 文章编号: 1004 373X (2005) 02 053 03 1 引言 随着计算机网络的飞速发展,人们可以很方便地从Internet上获取和自己工作生活密切相关的信息,世界也真正变成一个地球村,我们可以和世界上其他任何一个人通过计算机网络进行沟通,信息资源达到了高度的共享。从这一点得到启发,希望能够设计一个远程控制系统,通过他可以在家里控制办公室里的计算机。如果你是软件开发商,你的员工可以通过他在办公室里远程为客户配置系统、对产品进行维护,如果客户向你报告软件产品出现问题你可以远程对产品进行调试,最终解决问题。这样员工就不会因长期的劳苦奔波而抱怨,用户也不会因为你不能及时解决产品的问题而和你讨价还价,当然也为公司节约了人力和财力。下面详述该远程控制系统是如何实现的。 2 远程控制系统的体系结构设计 该远程控制系统由服务器端和客户端2个部分组成,客户端可以通过鼠标和键盘控制服务器端的计算机,同时还可以相互传输文件。其体系结构如图1所示,主要由安全性校验、屏幕控制、鼠标控制、键盘控制、命令控制、文件传输、端口设置等6个模块组成。下面具体说明各个模块的功能。 (1)安全性校验模块 从系统安全性方面考虑,目的是让客户端和服务器端建立可信联接,客户端要想完全控制服务器端的计算机,必须先通过服务器的验证取得服务器的信任。这样可以避免一些不怀好意的人通过客户端窃取服务器端计算机中有用的资料。
西门子阀门定位器操作手册 压电阀介绍： 1、引言 传统的气动阀中大量使用了电磁铁作为电－机械转换级，其把电控制信号转换为机械的位移，推动阀芯，实现气路的切换或气体压力、流量的比例控制。作为电－机械转换级的电磁铁有价格低廉，操作使用方便等优点；但其也有很多缺点：如功耗大、响应速度不够快、存在发热及有电磁干扰等。把压电材料的电－机械转换特性引入到气动阀中，作为气动阀的电－机械转换级，这是一项不同于传统气动阀的全新技术。采用了压电技术的气动阀在性能上有着传统气动阀无可比拟的优势。 2、压电效应简介 对于晶体构造中不存在对称中心的异极晶体，加在晶体上的张紧力、压应力或切应力，除了产生相应的变形外，还将在晶体中诱发出介电极化或电场。这一现象被称为正压电效应；反之，若在这种晶体上加上电场，从而使该晶体产生电极化，则晶体也将同时出现应变或应力，这就是逆压电效应。两者通称为压电效应。1880 年居里兄弟发现了电气石的压电效应，从此开始了压电学的历史。压电式气动换向阀即是利用压电逆效应而研制的。 3、压电技术在气动阀中的应用 1、微型直动式换向阀 利用压电材料在电场作用下的变形，来实现气动阀阀口的开启和关闭，这样就可以做成微型直动式换向阀。如下图所示的微型二位三通换向阀，1 口为进气口，2 口为输出气口，3、口为排气口，阀中间的弯曲部件为压电材料组成的压电片。当没有外加电场作用时，阀处于：图1 状态：进气口关闭，输出气口2 经排气口3 通大气。当在压电阀片上外加控制电场后，压电阀片产生变形上翘，上翘的压电阀片关闭了排气口3，同时进气口1 和输出气口2 连通。这样就完全实现了传统二位三通电磁换向阀的功能。 图1 图2 2、压电式电气比例调压阀 压电材料的变形量正比于施加在其上的电场强度，利用这一特点，可以开发出比例调压阀。如图3 所示，施加不同的控制电压到压电阀片上，压电阀片产生不同的弯曲变形量，这样就在进气口1 与输出气口2 之间及输出气口2 与排气口3 之间形成不同的气流阻力，从而在输出气口2 的得到不同的气体压力。由于压电阀片在变形过程中不受机械摩擦力，且压电阀片有响应快功耗低的特点，基于压电阀片的电气比例调压阀很多性能优于传统的比例调压阀。例如其没有死区，压力可以从零开始连续调节；其响应快，可满足高速系统的应用要求；其功耗低，对电源功率要求低。 图3
闸阀远程控制方案 需要在刘家沟水库分水闸安装两处，在中心所1#、2#分水闸，甘肃环县分水闸，陕西定边分水闸，共计六处安装闸阀远程控制。 1、系统结构 由于枢纽闸门布置较分散，且距离较远，为了减轻运行人员的劳动强度、实现电站无人值班，水库闸门控制系统的设计，能够在闸门控制室对现场各闸门进行远方监控，同时还能监视各闸门的位置以及运行情况，当出现闸门故障时系统能及时报警。为便于现场的调试、维护和紧急情况处理，系统还能就地对闸门进行控制。 水库闸门控制系统采用由上位机系统（主控级）及现地控制单元（LCU）组成的分层分布式控制系统。主控级采用双机互为热备用方式，通信网络采用单总线以太网，做到了控制分散，信息集中，如某处设备出现故障，并不影响其他设备的正常运行，在硬件上确保整个系统简单、安全、可靠。其系统的结构如图1所示。 主控级设2套操作员工作站，操作员工作站由计算机、外围设备以及不间断电源（UPS）等组成。操作员可通过操作员工作站，对监控对象进行控制。主控级采用双计算机系统，以主、备方式运行，能够实现无间隔切换。主控级所有的设备均布置在坝顶控制楼内的闸门控制室。 现地控制单元（LCU）采用以可编程逻辑控制器为控制装置，布置在启闭机旁。闸门的控制要求，对1条洞有2扇事故门(或工作门)的，在动水中必须2扇门同时启闭，故闸门现地控制装置按1条洞的事故门和工作门分别配置1套控制装置，即孔板洞、排沙洞、明流洞各设2套控制装置(共计18套)，溢洪道3套，灌溉洞1套，充水平压系统3套，整个现地控制层设置25套控制装置。这些LCU根据闸门的不同地理位置，分成5组，每组LCU通过工控机与通信网相联，实现与主控级的通信。闸门控制系统主控级与现地控制单元之间通过单总线网络进行通信，并设有与电站计算机监控系统以及水库调度系统之间的通信接口，以便与这两个系统进行数据交换。现地控制装置与闸门启闭机同时安装、调试和投运。 2、基本功能 上位机层 (1)数据采集和处理。事故闸门、工作闸门的位置；闸门上升或下降接触器状态；充水平压阀门开启或关闭状态；闸门启闭机机械和电气保护装置状态；主电源和控制电源状态；有关操作状态。(2)实时控制。被控对象可在现地控制屏上进行现场控制或通过闸门控制室操作台计算机进行远方操作，对充水阀门还可在相应阀门室控制箱上操作。现地与远方操作互为闭锁，在现地切换，以距操作对象最近的控制点为最高优先级。控制内容有闸门提升或下降；充水阀门开启或关闭；远方成组工作闸门、充水平压阀门、事故闸门控制。(3)运行监视。运行监视包括状态监视，过程监视，控制系统异常监视。①状变监视：电源断路器事故跳闸、运行接触器失电、保护动作等；②过程监视：在控制台CRT上，动态显示闸门升降过程和开度； ③控制系统异常监视：控制系统任一硬件或软件故障立即发出报警信号，并在CRT及打印机上显示记录，指示报警部位。(4)运行管理。运行管理包括报表打印、画面显示、人机对话等。①报表打印：闸门升降、阀门开闭情况表，事故、故障记录表等；②画面显示：以数字、文字、图形、表格等形式组织画面进行动
5 闸门控制系统 5.1系统设计要求 投标单位应到各电闸进行实地调研，结合当地的实际情况和现代信息技术，利用先进的硬件设备和软件系统，提高闸门监控自动化控制水平，确保泄水建筑物的安全及泄水调度的准确性、及时性，以增强抗灾能力。拟采用可编程控制器（PLC）作为主要控制设备，并建立视频图像监视系统，作为辅助闸门监控的一个手段。 5.2系统工作范围 本系统工作范围包括： 控制涵闸2孔平板闸门。 采集各孔闸门位置及状态信号、上下游水位信号。 与上级系统联网，支持上级远程控制与调度。 涵闸至上级网络通信。（现场已提供与计算机网络连接的RJ45接口） 系统监控内容 通过监测闸上闸下水位，并依据控制中心的调度方案，控制闸门的启闭。基本的输入/输出信号和报警信号见下表： 输入/输出信号统计
闸门监控系统报警信号统计 5.3系统总体结构 考虑到涵闸2孔闸门和启闭机分组监控的特点，方案要求设计一套以可编程控制器（PLC）为主控设备并配置手动操作与执行设备组成的分层分布式计算机监控系统，建议该系统由一台上位机和一套现地监控单元组成。监控信息通过涵闸至上级网络之间传送至上级单位，以便及时了解涵闸的运行状况。控制中心的控制指令，通过计算机网络传至本地的执行系统，从而对闸门进行启闭控制。 5.4系统的基本组成 建议系统由闸门监控子系统和视频监控子系统构成。 闸门监控子系统由一台上位机、一套现地监控单元、现场传感部件和执行机构等设备组成。现地监控单元采用可编程序控制器（PLC）作为主控设备,在监控单元上有2孔涵闸的手动集中控制与显示，同时保留现场的手动操作。闸门位置和上下游水位信号的采集采用专用传感器。建议现场视频监控由2台摄像机、视频监控站等组成。 5.5系统基本功能 闸门监控系统功能
远程监控系统设计方案一、概述 家庭监控的网络化、智能化、高清化已经是安防行业自我追求的另一高度。由于家庭监控的智能化依赖于网络技术与高清技术的发展，网络低速曾经阻碍了家庭安防的发展。但4G 网络的到来，为监控行业打开了新的局面，也为家庭安防实现一个阶段性发展，必然也将推动家庭网络监控的全面覆盖。 各地虐童案例、非法入侵、入室盗窃等事故的频频发生，自身安全和家庭财产成为民众关心的社会话题。这些恶性事件提高了民众对安全的防范意识。在众多智能家居系统中，家庭监控已经成为其中的一员了。看孩子、看父母、防保姆、防小偷…… 家庭监控俨然成为了家庭安全保障的得力智能助手。网络技术的普及也让众多不懂监控技术的大众能够安装和使用监控设备。技术人员不必亲自到场解决各种问题，只需要在网络进行指导就行。通过安装一套远程视频监控系统，就可以解除您的后顾之忧。在上班或出差时，您可以随时通过电脑或手机查看家中即时的实时影像，及时与家人面对面地沟通，了解家庭情况。 家庭安防监控系统主要是通过远程安防监控器，实现对家庭智能化系统中各种与信息相关的通讯设备、家用电器和家庭保安装置等进行集中的或异地的控制和家庭事务管理，实现对家庭中重要设备进行远程信息查询、安防报警、远程监控等功能。 二、系统设计目标 在进行家庭监控系统设计时，根据用户的实际需求，从架构合理、安全可靠、产品主流、低成本、安装简便为出发点，注重用户体验并为用户提供先进、安全、高效的系统解决方案。 三、系统设计原则与依据 1、设计原则 本系统是以孩子、老人的安全和财产安全为主，本着美观大方的理念，在孩子的卧室、老人的卧室、主要活动场所（客厅、阳台）、门口等安装监控摄像机，摄像机的图像通过视频线缆传送到监控主机上，设置好路由器将视频图像通过ADSL传送出去。在此方案设计中，以下原则贯穿于设计工作中的全部过程： （1）可靠性原则 （2）实时准确的原则 （3）先进性与实用性相结合的原则 （4）灵活扩展原则 （5）便于维护原则 （6）安全性原则 四、总体设计 1、需求分析 大部分家庭的监控面积在70㎡至200㎡之间，在视频监控方面投入不会太多，因此家庭网络视频监控系统还是以经济性为主，实现现场监视、记录、查询、报警等功能即可。要求价格实惠、功能适中，性能稳定可靠、无需专人管理、安装方便、使用简单、图像清晰，而且占用带宽低。
水库闸门远程控制系统方案 发布时间：2011-01-05 一、前言 水利行业是一个历史十分悠久的行业，也是信息十分密集的行业。随着计算机技术、数字控制技术、网络通讯技术的发展，工业自动控制系统已进入一个全新的时代。采用新技术、新设备对水利工程项目的设备与管理进行现代化改造和智能化建设是历史发展的必然趋势。对社会主义建设和水利行业的发展前景有着深远的意义。水利现代化和智能化建设是实现资源共享，促进国民经济协调发展的需要。信息化系统建成后，消除了信息孤岛，减少了数据冗余，提高了信息的可靠性和科学性。信息快速方便的信息传递为上级部门正确决策提供了保证，同时也提高了水库现代化管理水平，提高了水库的工作效率。同时也为水利信息化建设打下了基础。水库，一般建在比较偏僻的山区，尽管现在交通发达，但对水库运行管理来说仍然不便。一方面因为路途遥远，工作人员每天在往返的路上浪费大量的时间和精力；另一方面道路崎岖，多是山路，行车危险，特别是雨季，道路泥泞，这给水库的管理工作带来很大的不便。特别是在汛期暴雨期间，可能造成山体滑坡，电线中断等事故，工作人员无法到达现场。此时更是防洪的关键时期，必须保证闸门的合理控制，才能有效的控制洪水，保证人民群众生命、财产的安全。随着现代通讯事业的不断发展，无线技术应用在控制领域中越来越成熟。利用GPRS网络来实现远程的通讯，从而达到用计算机来实现水 库闸门远程控制的目的。 二、项目分析 2．1,闸门远程控制系统组成 2．1．1 终端闸门控制系统 采集闸门状态信息，如闸门开度、水库水位等，和执行各项中心发出的指令。 2．1．2 无线传输设备 鉴于终端闸门控制系统的接口和设备的工作环境等多种情况的要求，我们选择厦门四信通讯有限公司的F2103 IP MODEM(DTU)。采用RS-232/485接口、金属外壳设计，它具有体积小、功耗低、配置使用简单、即插即用。支持主备数据通道、并行多数据通道，支持实时在线和按需在线多种工作方式，如定时上下线和设备唤醒，并且支持APN网络接入等功能不仅可以保障数据安全可靠还能让客户根据需传输节省资费。2．1．3 数据控制中心 源始数据处理与管理中心，负责对终端上传的数据进行分析、存储，对分析结果做出判断，并下达各种控制指令。 2．2 系统总架构 终端闸门控制系统数据采集设备通过RS232/485通讯接口与F2103串口连接，远程数据中心服务器可以使用APN专线或普通ADSL等作为网络接入。 通讯设备F2103通过GPRS网络接入Internet连接到远程数据中心服务器主机，建立透明数据通道。这
电气阀门定位器综合评价 1 阀门定位器的作用 阀门定位器与气动执行机构和阀本体组成调节阀(控制阀)，由于调节阀行程动作受填料密封摩擦产生死区和回差，定位器的核心作用是将上述对调节阀的影响量，自动增加或减小，纠正阀杆行程产生的偏差，使其回复到控制信号与阀杆行程的对应关系上，将调节系统干扰、超调量、滞后等不利影响减至最小，提升被调对象的品质。 2 阀门定位器的选择 阀门定位器是调节阀最重要的附件，正确合理选择定位器应考虑以下要素： (1)输入信号分类、范围： a)气动输入信号：200~100KPa；(0.2~1kg/cm2) (0.2~1bar) (3~15psi) 分程输入信号：20~60；60~100 KPa b)电流输入信号：4~20mA； 分程输入信号：4~12；12~20mA c)智能定位器输入信号： FF，PROFIBOS；4~20 Ma+HART (2)输出压力分类、范围： a)单输出：(配直行程膜片弹簧式执行机构) 根据所配执行机构的弹簧范围来确定，此时定位器的气源压力有以下要求：
20~100KPa时，气源压力：140KPa 40~200；80~200；80~240KPa时， 气源压力：300KPa 120~300KPa时，气源压力：340KPa b)双输出：(配旋转式无弹簧或有弹簧活塞式执行机构) 其输出特点是定位器输出可随气源压力而变。 输出范围：0~600KPa 双输出定位器的气源压力应达到输出压力的上限值。 0~600KPa(可设定) (3)定位器位置反馈分类、范围： a)直行程位置反馈： 0~10；0~16；0~25；0~40；0~60； 0~100mm(国产调节阀行程系列) 0~14.3；0~20；0~25；0~30；0~38(40)；0~50；0~60；0~70(75) ；0~80；0~100；0~110mm(国外调节阀行程系列) b)转角位置反馈： 0~90°；(球阀、蝶阀) 0~60°；0~70°(蝶阀) 0~50°；0~60°(偏心旋转阀) 由于定位器位置反馈—直行程、转角反馈量的大小由定位器的连杆臂长度和凸轮的转角来决定，各厂家介绍的死点有：30°；45°；70°，故超过定位器位置反馈范围时，则需要有连杆角度的放大机构。 (4)输出特性的选择： 阀门定位器输入信号与输出特性“关系曲线” 如图1所示，以反作用为例。
阀门定位器的工作原理与结构(很详细的介绍) -标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
阀门定位器的工作原理与结构 阀门定位器是气动调节阀的关键附件之一，其作用是把调节装置输出的电信号变成驱动调节阀动作的气信号。它具有阀门定位功能，既克服阀杆摩擦力，又可以克服因介质压力变化而引起的不平衡力，从而能够使阀门快速的跟随，并对应于调节器输出的控制信号，实现调节阀快速定位，提升其调节品质。随着智能仪表技术的发展，微电子技术广泛应用在传统仪表中，大大提高了仪表的功能与性能。 阀门定位器(图1) 阀门定位器的原理：反馈杆反馈阀门的开度位置发生变化，当输入信号产生的电磁力矩与定位器的反馈系统产生的力矩相等，定位器力平衡系统处于平衡状态，定位器处于稳定状态，此时输入信号与阀位成对应比例关系。当输入信号变化或介质流体作用力等发生变化时，力平衡系统的平衡状态被打破，磁电组件的作用力与因阀杆位置变化引起的反馈回路产生的作用力就处于不平衡状态，由于喷嘴和挡板作用，使定位器气源输出压力发生变化，执行机构气室压力的变化推动执行机构运动，使阀杆定位到新位置，重新与输入信号相对应，达到新的平衡状态。在使用中改变定位器的反馈杆的结构(如凸轮曲线)，可以改变调节阀的正、反作用，流量特性等，实现对调节阀性能的提升。 智能阀门定位器结构如下图所示，其中虚线内为定位器部分，右侧为气动执行机构。控制和驱动电路，以及位置反馈传感器的数据采集电路，均位于定位器内的电路板中。控
制电路主要完成控制信号和位置反馈信号的数据采集与处理工作，同时形成稳定输出电压。驱动电路用于PWM电流滤波后的功率放大。喷嘴挡板、喷嘴以及相应组件构成了I/P 转换器，实现电气转换。调节喷嘴挡板和喷嘴的间距，通过气体放大器，完成对输出气体的调节。反馈杆和位置反馈传感器，完成气动执行机构位移的检测，并组成完整的闭环控制系统。 智能阀门定位器结构图(图2)
按照建设要求闸门控制系统能够实现远程自动控制及现地控制相结合的方式，由于部分闸门距离水库管理所较远，为了及时进行配水调度工作，有必要对相应的闸门实现自动控制。考虑到闸门实现全自动控制造价较高，首先对关键控制性闸门实现自动控制，同时对多孔闸门中使用较频繁闸门实现自动控制，因此，为逐步实现灌区配水调度的高效性，有必要建设闸门自动控制系统。 闸门控制系统的方案设计 在水利信息化的进程中，闸门安全、可靠的自动控制一直都是核心问题。 针对目前闸门自动控制系统的需求，我司提出了基于现地控制层，远程控制层，集中控制中心三层控制体系结构。采用先进的PLC、以太网技术，避免了传统控制带来的风险，从而实现精准、可靠的控制系统。 为了更好地建设闸门自动化监控系统，我司制定以下设计原则： 1）先进性原则：高起点、新技术、国内领先。 2）实用性原则：结构简洁、功能实用、操作简单、界面友好。 3）可靠性原则：设备可靠性高、适应恶劣环境且系统防雷抗干扰能力强。 3.2.系统结构 闸门自动控制系统主要包括监控中心站、现场监控单元和监控终端，实现闸门实时信息自动采集、传输和控制。 1）监控中心站：采用工业计算机，进行数据存储；为管理人员提供人机操作界面，实时显示闸门启闭机、出口工作阀等机电的工况；实时显示闸门的开度；实现数据查询及报表输出；通过授权的操作人员可通过工控机的人机界面远程控制闸门启闭。 2）现场监控单元：主要由机柜、PLC（可编程逻辑控制器）电源、继电器、交流接触器等构成。 3）监控终端：实时监测采集工况数据（水位，水情，流量，闸（阀）门开度、电压、电流）；在设备工作异常时自动保护；控制机电设备合理运行；接收中心发出的控制命令，根据命令向中心传输系统运行参数。 4）现场控制屏 现场控制屏相当于闸门控制按钮，它直接对闸门上升、下降、停止进行控制。也是闸门控制的采集部分，负责将闸门开度值传到下位机中，将开度传来的模拟信号装换成RS-485信号传到下位机中，完成开度采集传输工作。 闸门自动控制系统结构如下图所示：
基于阀门定位器的闭环回路控制系统 摘要 阀门定位器是气动执行机构最重要的附件之一，通过接收控制器的输出信号来实现对控制阀的精准定位，本文以公司最常见的Fisher6200阀门定位器为例，基于闭环回路控制系统，来阐述其在气动执行机构中的应用、组成、工作原理、安装方法、在控制系统中的应用、常见故障处理以及发展前景。 关键词 阀门定位器、I/P转换器、闭环回路控制系统 引言 执行器是过程控制系统中重要组成部分，定位器是其主要附件之一，定位器技术的发展使得调节阀变得更易于控制、更精确，简化了高性能控制回路的设计，使控制回路的执行更加紧凑。阀门定位器的输入信号与阀杆的行程成正比。阀门定位器利用闭环回路控制系统原理，将从控制器来的调节信号(4-20mA)与从执行器来的阀门反馈位置信号相比较，根据比较后的偏差使调节阀执行机构动作，从而使阀芯准确到位，以达到定位的目的。 1、组成及原理 图一阀门定位器实物分解图
图二阀门定位器原理图 I/P转换器气动放大器行程传感器电子模块 1.1、工作原理 图三工作原理方框图 从控制器或控制系统来的输入控制信号经过接线盒进入到电子模块,在这里被微处理器读取后经数字算法处理后转换成模拟量后送给I/P转换器，当信号改变时I/P转换器的线圈和衔铁之间的磁吸引力改变，并因此改变了喷嘴挡板间的距离进而改变了喷嘴背压，该背压经放大器放大后送给执行机构并通过执行机构改变阀杆的位置，阀行程传感器通过反馈杆感受阀杆位置的变化，并将此信号返回到电子模块组件进行计算，当阀杆位置达到正确位置时，阀杆位置信号返回到电子模块进行调整，经过处理后使I/p驱动信号稳定下来，然后执行机构的输出
气动阀门定位器工作原理
气动阀门定位器是按力平衡原理设计工作的，其工作原理方框见上图所示，它是按力平衡原理设计和工作的。 如图上图所示当通入波纹管的信号压力增加时，使杠杆2绕支点转动，档板靠近喷嘴，喷嘴背压经放大器放大后，送入薄膜执行机构气室，使阀杆向下移动，并带动反馈杆（摆杆）绕支点转动，连接在同一轴上的反馈凸轮（偏心凸轮）也跟着作逆时针方向转动，通过滚轮使杠杆1绕支点转动，并将反馈弹簧拉伸、弹簧对杠杆2的拉力与信号压力作用在波纹管上的力达到力矩平衡时仪表达到平衡状态。此时，一定的信号压力就与一定的阀门位置相对应。 以上作用方式为正作用，若要改变作用方式，只要将凸轮翻转，A向变成B向等，即可。 所谓正作用定位器，就是信号压力增加，输出压力亦增加；所谓反作用定位器，就是信号压力增加，输出压力则减少。 一台正作用执行机构只要装上反作用定位器，就能实现反作用执行机构的动作；相反，一台反作用执行机构只要装上反作用定位器，就能实现正作用执行机构的动作。 ZPD-2000系列电气阀门定位器 ZPD-2000系列电气阀门定位器是根据国际先进的同类型产品，集多年成功的专业制造经验和先进的应用技术，经过消化吸收和针对（老产品）ZPD-2000 型系列电气阀门定位器加以综合改进的产品，并积极贯彻ISO9001质量保证体系，具有一定的先进性，符合国际标准要求的一种新型定位器。 一、产品的功能用途和适应范围： 1、产品的功能用途： ZPD-2000系列电气阀门定位器是各种气动执行器的主要配套仪表。它与气动调节阀配套使用，构成闭环控制回路。用以提高调节阀的控制精度。克服填料函与阀杆的磨擦力，克服介质压差对调节阀阀芯不平衡力。提高阀门动作速度，可实现分程控制