1、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壹开度，系统需要1路420mA的模拟量输入信号和12路420mA的模拟量输出信号。模拟量输入信号通过A/D转换变成和阀门开度相对应的数字信号后送给数字部分的单片机，于单片机中对它进行滤波处理后就能够输出了。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。于本设计系统中，所有的数字量
2、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420mA的模拟量于转化为数字量时，采用已有的4路DA芯片和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、俩路监测脉冲输入信号、俩路常开常闭转换触点输出。于设计方案中选用目前普遍使用的51系列单片机AT89C4051。AT89C4051是壹款低电压、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。通过于单芯片内复合壹个多功能的8位CPU闪存，于性能、指令设定和引脚上和80C51和80C52完全兼容。考虑到于系统掉电或重新启动时，需要保持先前于仪表中设置的壹些阀门参数，而
3、单片机中的数据存储器不具备掉电存储功能，所以于片外扩展了壹个具有掉电保存功能的芯片X5045。X5045是壹种集见门狗、电源监控和串行EEPROM3种功能于壹身的可编程电路，这种组合设计能够减少电路对电路板空间的需求，X5045中的见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，电路中的见门狗将通过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仍能够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的存储器和CPU可通过串行通信方式接口。共4069位，能够按5128个字节来放置数据
4、。X5045的管脚排列如图1所示，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。于控制中，要求A、B俩路脉冲均接收到的时候，才认为是由信号输入，AB为正转，BA为反转。只有壹路信号输入时不计数。俩路常开、常闭转换触点输出。用来连接电磁阀，通过控制电
5、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只按键（MODE/SET键、上键、下键）。显示部分采用AT89C4051单片机，用来控制4位LED显示，且同数字部分的单片机进行通讯，仍要对控制仪的模式做相应的选择和控制。显示仪上设计有3只状态指示灯用来显示执行机构的状态：正转、反转、自动；3只按键：MODE/SET键、上键、下键，控制执行机构的工作模式和壹些参数的初始化。这3部分通过接口连接，构成壹个完整的控制系统，能够对壹些类似气动马达等的执行机构进行控制。于实际应用中基本实现了预先要求的各种性能指标。（
6、二）利用PLC来控制的系统PLC于控制系统中的应用越来越广泛，由于本方案是于OMRON的PLC上面作的开发，所以以OMRON的PLC来作介绍。硬件组成：1台计算机，1套PLC（包括CPU，I/O模块，ID212，OC224，AD003模块），2个继电器，2个电磁阀，1个气动阀门执行器。其组成原理为：由PC机通过RS-232串口通讯连接OMRON的PLC，对PLC进行编程和监控。PLC的I/O模块分别接入输入、输出信号，其中输入模块连接到阀门上的俩个位置传感器，通过PLC的输入模块ID211的指示灯亮的先后顺序来显示阀门的开关状态。输入模块接收俩路阀门检测脉冲输入，即脉冲A和脉冲B。于运行状态下
7、，脉冲A输入时指示灯A亮，脉冲B输入时指示灯B亮。输入顺序为AB，表示开阀。输入顺序为BA表示关阀。阀门检测脉冲A和B信号必须部分叠加，否则不能正常检测阀门开度。通过PLC的输出模块OC225控制俩个继电器，继电器具有俩组常开常闭输出触点，1组为开阀输出触点，1组为关阀输出触点。开阀时，当阀门开度大于或等于所设阀门限位值时开阀输出触点动作，阀门开度小于所设阀门限位值时开阀输出触点动作，发明开度小于所设阀门限位值时开阀输出触点复位。关阀时，当阀门关到零位且21s内无脉冲输入时关阀输出触点动作；若21s内有脉冲输入，则延时21s关阀输出触点动作。通过继电器的吸合来控制俩个电磁阀的开关，电磁阀打开后
8、，便能够控制气动阀门执行器使得阀门做相应的开阀或关阀动作。同时接近传感器把阀门的开关情况再传送到PLC中，且同要求的阀门开度作比较，直到符合要求为止。自动归零和自动调满：控制系统具有自动归零和自动调满功能，当阀门开度小于归零范围值或阀门开度距满量程小于满度调节范围值，且时间大于或等于所设值稳定时间值时，PLC自动控制阀门进行归零或自动调满。于实验中，由阀门上的位置传感器计算阀门的开度。当阀门先离开A传感器，后离开B传感器时，表示阀门于关阀。当阀门先离开B传感器，后离开A传感器时，表示阀门于开阀。传感器接收到的是壹个脉冲信号，通过位置传感器的采集信号来记下阀门的开关状态。于上位机中用编程软件CX
9、-programmer编写梯形图，然后把梯形图下载到PLC中运行，于上位机的组态软件中进行控制和监控，阀门开关量的多少可由组态软件界面输入的圈数值确定。组态界面做好后，开阀、关阀、停止、总开关等控件的控制和动作能够直接于组态界面中很直观形象地进行操作。气动阀门执行器工作原理利用压缩空气推动执行器内多组组合气动活塞运动，传力给横梁和内曲线轨道的特性，带动空芯主轴作旋转运动，压缩空气气盘输至各缸，改变进出气位置以改变主轴旋转方向，根据负载（阀门）所需旋转扭矩的要求，可调整气缸组合数目，带动负载（阀门）工作。俩位五通电磁阀通常和双作用气动执行机构配套使用，俩位是俩个位置可控：开-关，五通是有五个通道通气，其中1个和气源连接，俩个和双作用气缸的外部气室的进出气口连接，俩个和内部气室的进出气口接连，具体的工作原理可参照双作用气动执行机构工作原理。
