基于WorldFIP现场总线协议的智能电—气阀门定位器的开发
摘要
现场总线控制系统是继分散控制系统之后出现的新一代控制系统。现场总线控制系统的出现使工业现场仪表也面临着一场新的变革。数字化，智能化，以及网络化是现场仪表的发展方向。
执行器接受控制器的控制信号，改变控制变量，是控制任务的最终执行者。定位器是执行器的重要附件。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，使得控制回路的执行更加紧凑。
本文对WorldFIP总线的优势和应用情况作了介绍，并对WorldFIP现场总线从通信协议、技术特点、开发工具三个方面进行详细阐述。
本文详细的介绍了基于WorldFIP现场总线协议的智能电-气阀门定位器的硬件设计和软件开发，包括元器件的选择和具体电路的设计，程序的编写。并对样机进行软硬件调试。
最后对设计中的一些问题进行了探讨，对后续的设计开发工作提出建议。
Fieldbus control system is a new generation control system appearing after distributed control system. The appearance of fieldbus control system makes the field instrument face a new change too. Digitalization, intelligent, and networked is the developing direction of field instrument.
The actuator receives control signals, changes the control variables, and executes the control tasks finally. The positioner is an important accessory of the actuator. The development of the positioner makes the control of valves more easy and precise, simplifies the design of high performance control loops, and compacts the execution of control loop.
This thesis introduces the advantage and the application of WorldFIP fieldbus, analyses WorldFIP protocol in detail, explains the technical characteristics and the main developing tools.
This thesis introduces the design of the hardware and the software of the valve positioner based on the WorldFIP fieldbus protocol, explains the components selecting, the circuit designing, programming and debugging.
At last, this thesis discusses some problems in the design and gives some advice on the follow-up design and development.
Li Guo Wen(Control Theory and Control Engineering) Directed by prof. Bai Yan
执行器接受控制器的控制信号，改变控制变量，是控制任务的最终执行者。定位器是执行器的重要附件。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，使得控制回路的执行更加紧凑。
本文对WorldFIP总线的优势和应用情况作了介绍，并对WorldFIP现场总线从通信协议、技术特点、开发工具三个方面进行详细阐述。
本文详细的介绍了基于WorldFIP现场总线协议的智能电-气阀门定位器的硬件设计和软件开发，包括元器件的选择和具体电路的设计，程序的编写。并对样机进行软硬件调试。
最后对设计中的一些问题进行了探讨，对后续的设计开发工作提出建议。
Fieldbus control system is a new generation control system appearing after distributed control system. The appearance of fieldbus control system makes the field instrument face a new change too. Digitalization, intelligent, and networked is the developing direction of field instrument.
The actuator receives control signals, changes the control variables, and executes the control tasks finally. The positioner is an important accessory of the actuator. The development of the positioner makes the control of valves more easy and precise, simplifies the design of high performance control loops, and compacts the execution of control loop.
This thesis introduces the advantage and the application of WorldFIP fieldbus, analyses WorldFIP protocol in detail, explains the technical characteristics and the main developing tools.
This thesis introduces the design of the hardware and the software of the valve positioner based on the WorldFIP fieldbus protocol, explains the components selecting, the circuit designing, programming and debugging.
At last, this thesis discusses some problems in the design and gives some advice on the follow-up design and development.
Li Guo Wen(Control Theory and Control Engineering) Directed by prof. Bai Yan
引文
1 白焰，杨国田，吴鸿．分散控制系统与现场总线控制系统——基础、评选、设计和应用．北京：中国电力出版社，2001
2 张永德．过程控制装置．北京：化学工业出版社，2000
3 《工业自动化仪表手册》编辑委员会．工业自动化仪表手册．北京：机械工业出版社，1986
4 林敏，薛红．计算机控制技术与系统．北京：中国轻工业出版社，1999
5 蔡立虹，陶煜，庞彦斌．符合现场总线的智能执行器．工业仪表与自动化装置，2000，3
6 陈永辉，高名园，陈永红．我国执行器的现状及发展趋势．电力建设，2001，22(11)：46-49
7 王燕．HVP智能型电气阀门定位器．石油化王自动化，2002(2)：82-83
8 周红燕，薛心喜．关于阀门定位器的研究．实用测试技术，2001，2(3)
9 陈坚，曾德芬．智能电—气阀门定位器．华东地质学院学报，2002，3
10 钟盛辉，刘渝新．智能阀门定位器中的压电阀门式I／P转换单元．自动化与仪表，2002，3(101)：44-48
11 庞彦斌，王胜，陈炜．基于FF协议的智能气动阀门定位器汗发．仪器仪表学报，2001，22(3)：491-493
12 王建军，牛金岭．智能阀门定位器及其特性．河南化工，2001(7)：40-41
13 田亮，刘鑫屏．一种总线供电的现场总线智能仪表设计方案．中国仪器仪表，2001(4)：16-19
14 邵贝贝．低功耗二线制设计在电气阀门定位器中的实现．测控技术，20001，19(10)：47-49
15 瓮志成．现场总线控制系统．基础自动化，1997(10)：1～5
16 杨庆柏．现场总线与现场仪表．自动化博览，1997(1)：5～6
17 张艺，王晶，张红军．现场总线综述．山东电力技术，1997(6)：44～45
18 赵天洪．现场总线与控制系统．电力系统自动化，2000(13)：62～66
19 陈启昌．现场总线控制系统的优势和进展．华北电力技术，1997(9)：42～45
20 ALSTOM(France). FIP Network General Introduction. ALS 50249c-en,1999
21 ALSTOM(France). MICROFIP User Reference Manual. ALS 50280 b-en,2000
21 WoldFIP. MICROFIP HANDLER Software Version 1 User Reference Manual. ALS 50202 c-en,1997
23 谢淑如，郑光钦，杨渝生．Protel PCB 99 SE电路板设计．北京：清华大学出版社，2001
24 付旭东，付瀛，徐冰．位置检测装置——光电编码器．沈阳高等电力专科学校学报，2002，4(4)：27～29
25 史秋明，冯晓平，朱飞，庄叶涛．执行机构位置反馈系统精度的研究．自动化仪表，2000，21(12)：12～16
26 严迎利．压电效应及其应用．安阳师范学院报，2001(2)：44～45
27 程耕国，程平．压电元件的电气模型．武汉冶金科技大学学报(自然科学版)，1999，22(3)：293～296
28 郭光明，王秀华．数字PID的设计与调试．机电一体化，2001(4)：69～71
29 秦沿海．数字PID控制原理及其应用．西南民族学院学报(自然科学版)，1997，23(1)：49-55
30 李树华，刘超英，董辉．数字PID自动温度控制系统的设计及实现．内蒙古大学学报(自然科学版)，1997，28(6)：838～842
31 雷力鸣．单片机在数字PID调节器中的应用．兵工自动化，1997(3)：56～59
32 白焰，董玲，姚振纲．基于神经网络的自整定函数器．自动化仪表，199，20(12)：20～23
33 黄孝彬．火电厂控制系统故障检测与诊断的研究．博士学位论文．保定：华北电力大学，2004
34 李国文，白焰．基于WorldFIP现场总线协议的智能电—气阀门定位器．现场总线控制技术在火电厂应用学术研讨会论文集，2003：26～28
2 张永德．过程控制装置．北京：化学工业出版社，2000
3 《工业自动化仪表手册》编辑委员会．工业自动化仪表手册．北京：机械工业出版社，1986
4 林敏，薛红．计算机控制技术与系统．北京：中国轻工业出版社，1999
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11 庞彦斌，王胜，陈炜．基于FF协议的智能气动阀门定位器汗发．仪器仪表学报，2001，22(3)：491-493
12 王建军，牛金岭．智能阀门定位器及其特性．河南化工，2001(7)：40-41
13 田亮，刘鑫屏．一种总线供电的现场总线智能仪表设计方案．中国仪器仪表，2001(4)：16-19
14 邵贝贝．低功耗二线制设计在电气阀门定位器中的实现．测控技术，20001，19(10)：47-49
15 瓮志成．现场总线控制系统．基础自动化，1997(10)：1～5
16 杨庆柏．现场总线与现场仪表．自动化博览，1997(1)：5～6
17 张艺，王晶，张红军．现场总线综述．山东电力技术，1997(6)：44～45
18 赵天洪．现场总线与控制系统．电力系统自动化，2000(13)：62～66
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21 ALSTOM(France). MICROFIP User Reference Manual. ALS 50280 b-en,2000
21 WoldFIP. MICROFIP HANDLER Software Version 1 User Reference Manual. ALS 50202 c-en,1997
23 谢淑如，郑光钦，杨渝生．Protel PCB 99 SE电路板设计．北京：清华大学出版社，2001
24 付旭东，付瀛，徐冰．位置检测装置——光电编码器．沈阳高等电力专科学校学报，2002，4(4)：27～29
25 史秋明，冯晓平，朱飞，庄叶涛．执行机构位置反馈系统精度的研究．自动化仪表，2000，21(12)：12～16
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28 郭光明，王秀华．数字PID的设计与调试．机电一体化，2001(4)：69～71
29 秦沿海．数字PID控制原理及其应用．西南民族学院学报(自然科学版)，1997，23(1)：49-55
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31 雷力鸣．单片机在数字PID调节器中的应用．兵工自动化，1997(3)：56～59
32 白焰，董玲，姚振纲．基于神经网络的自整定函数器．自动化仪表，199，20(12)：20～23
33 黄孝彬．火电厂控制系统故障检测与诊断的研究．博士学位论文．保定：华北电力大学，2004
34 李国文，白焰．基于WorldFIP现场总线协议的智能电—气阀门定位器．现场总线控制技术在火电厂应用学术研讨会论文集，2003：26～28