基于信息技術(shù)的閥門智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

洪 衛(wèi)，鐘家富，潘益茅，宋吉利，衛(wèi) 鵬

(浙江中德自控科技股份有限公司，浙江 湖州 313100)

0 引言

工業(yè)的發(fā)展不斷智能化，閥門控制系統(tǒng)不再局限于機(jī)械式手動閥門，傳統(tǒng)的機(jī)械式手動閥門控制工作效率低，安全性能差，并且不能進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，因此閥門智能控制系統(tǒng)逐漸取代機(jī)械式閥門控制系統(tǒng)?，F(xiàn)有的閥門智能控制方式通過閥門開度控制策略、智能化以及總線化研究，在閥門智能控制中存在著轉(zhuǎn)速較慢、精確度不高等問題。

針對上述機(jī)械式閥門控制系統(tǒng)的缺陷，相關(guān)文獻(xiàn)對閥門智能控制系統(tǒng)也有相應(yīng)的研究，文獻(xiàn)[1]提出了一種基于PLC PsoC的電動閥門智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)手動與自動切換，還具有故障判斷的能力，采用系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，解決了調(diào)試中出現(xiàn)的問題，并且還具有較強(qiáng)的抗干擾性，但該系統(tǒng)不能進(jìn)行遠(yuǎn)程操作；文獻(xiàn)[2]研究了一種基于磁阻電機(jī)的閥門智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用AVR單片機(jī)設(shè)計(jì)了硬件電路，并利用上位機(jī)通訊功能和遠(yuǎn)程控制功能，實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)的數(shù)字化和智能化，但該系統(tǒng)上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)不夠完善，缺乏對控制器和電機(jī)工作狀態(tài)的監(jiān)督功能。

基于上述文獻(xiàn)中的問題，該研究提出了信息技術(shù)下閥門智能控制的研究，設(shè)計(jì)了基于信息技術(shù)的閥門智能控制系統(tǒng)，硬件包括CAN通信接口、單元控制器和閥門智能控制器節(jié)點(diǎn)3大部分，實(shí)現(xiàn)了智能閥門的數(shù)字控制和智能控制；軟件設(shè)計(jì)了閥門智能遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程與現(xiàn)場自動切換與遠(yuǎn)程控制的功能，最后利用自適應(yīng)控制算法，實(shí)現(xiàn)閥門參數(shù)的自整定，在此基礎(chǔ)上依據(jù)系統(tǒng)的響應(yīng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)閥門參數(shù)的自校正[3]。

1 基于信息技術(shù)的閥門智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

信息技術(shù)應(yīng)用于各行各業(yè)，在閥門智能控制系統(tǒng)中也占了重要的部分，因此該研究設(shè)計(jì)了基于信息技術(shù)的閥門智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)以控制器為核心，將閥門的檢測、控制、執(zhí)行、調(diào)節(jié)等組裝在一起的一體化結(jié)構(gòu)[4]，系統(tǒng)通過反饋機(jī)制，通過對比控制信號和反饋信號，進(jìn)而控制輸出軸、閥門智能控制，基于信息技術(shù)的閥門智能控制系統(tǒng)的工作原理如圖1所示。

圖1 基于信息技術(shù)的閥門智能控制系統(tǒng)的工作原理

該研究設(shè)計(jì)的閥門智能控制系統(tǒng)是將控制機(jī)體與執(zhí)行機(jī)體組合在一體的，通過控制系統(tǒng)直接啟動遠(yuǎn)程控制信號和直接控制電機(jī)，既可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程信號控制的自動操作，同時(shí)又可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場的控制操作，操作完成后將操作結(jié)果上傳至上位機(jī)，對操作結(jié)果進(jìn)行判斷，并發(fā)送出反饋信號，使閥門的智能控制進(jìn)行優(yōu)化[5]。

1.1 硬件設(shè)計(jì)

閥門智能控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)包括CAN通信接口、單元控制器和閥門智能控制器節(jié)點(diǎn)3大部分。采用微控制器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了閥門的數(shù)字控制和智能控制；利用CAN總線技術(shù)，構(gòu)建兩級總線閥門智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)閥門的集中控制和遠(yuǎn)程控制[6]，閥門智能控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 閥門智能控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

本系統(tǒng)采用的是CAN控制器和CAN收發(fā)器結(jié)合的通信接口，實(shí)現(xiàn)單元控制器和智能控制器節(jié)點(diǎn)之間的通信。該控制器使用的是SJA1000型號；CAN收發(fā)器使用的是PCA82C250型號，能夠快速接受和發(fā)送信號；微處理器采用的是AT89C52單片機(jī)[7]。該模塊中利用了光電隔離電路，有效地避免了總線的干擾引入系統(tǒng)。

單元控制器模塊利用兩個(gè)CPU架構(gòu)，一級CPU含有兩個(gè)CAN接口，與通信系統(tǒng)相連接，分別與一級總線、二級總線相連接，兩個(gè)總線上的傳播速率能夠不一樣，在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)總線中節(jié)點(diǎn)的分布距離進(jìn)而選取合適的傳送速率，進(jìn)行CPU顯示驅(qū)動和人機(jī)接口。

在閥門智能控制器節(jié)點(diǎn)的模塊中，通過使用單片機(jī)來控制單項(xiàng)異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)閥門的智能開關(guān)響應(yīng)，在閥門處接入一個(gè)開度反饋，實(shí)現(xiàn)對閥門的開度準(zhǔn)確控制，單片機(jī)也是經(jīng)過CAN通信接口與總線進(jìn)行通信。雙CPU結(jié)構(gòu)也應(yīng)用在智能控制節(jié)點(diǎn)上，主CPU可以實(shí)現(xiàn)閥門的控制和CAN通信的功能。采用看門狗X5045有效地避免了系統(tǒng)的卡頓現(xiàn)象，同時(shí)看門狗X5045可以將閥門的重要數(shù)據(jù)和運(yùn)行信息保存起來，在系統(tǒng)需要這些信息時(shí)，由看門狗X5045傳出。該模塊還采用了模擬I2C總線接口，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)硬件資源的擴(kuò)展[8]。

此外，還對系統(tǒng)抗干擾進(jìn)行了設(shè)計(jì)，采用了光電隔離的抗干擾措施，利用光電耦合器進(jìn)行對系統(tǒng)消除脈沖和各種噪聲的干擾，使遠(yuǎn)程把測控系統(tǒng)與現(xiàn)場只有信號的通信，從而提高輸入輸出通道上的信噪比。利用光電耦合器，使輸入與輸出之間的分布電容極小，并且絕緣電阻很大，因此在信號傳輸中一端的干擾不易傳輸至另一端，因此光電耦合器既能夠傳輸有效的信號，又能夠抑制干擾信號。

在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中，考慮到閥門智能控制在較大壓力下信號處理與傳輸?shù)哪芰Γ谟布到y(tǒng)中設(shè)計(jì)有大壓力信號處理與傳輸系統(tǒng)，采用壓力傳感器，在不同壓力下進(jìn)行輸出不同的信號，該系統(tǒng)分為兩組信號，在大壓力環(huán)境下進(jìn)行輸出1～5 V信號，通過對模擬量信號處理后，采用AI通道與信號采集模塊相連接，并將采集到的信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，通過LCD顯示屏進(jìn)行顯示，發(fā)生故障時(shí)，會有故障報(bào)警功能；另一路信號則是在正常環(huán)境下輸出4～20 mA信號，通過模擬量光端機(jī)將信號轉(zhuǎn)換為光信號，再由接收器將信號轉(zhuǎn)換為電流信號為裝置提供電流使用。

在信號處理與傳輸中采用的壓力傳感器為GDP 10型礦用壓力變速器，可承受0～6 MPa的壓力，該傳感器結(jié)構(gòu)一體化，易于安裝，并且在易燃易爆的環(huán)境中可使用。由于在壓力環(huán)境下，避免信號的干擾采用了壓力信號隔離器，該壓力信號隔離器采用的是WS15242D型號，來實(shí)現(xiàn)壓力信號的隔離、轉(zhuǎn)換與分配。該模塊中設(shè)置有報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)壓力傳感器發(fā)生斷線、斷路或壓力過高、過低時(shí)，模塊通過連接口發(fā)出報(bào)警信息，報(bào)警器采用KXH18(A)型聲光報(bào)警器，實(shí)現(xiàn)故障時(shí)報(bào)警的功能。

1.2 閥門智能遠(yuǎn)程控制的軟件設(shè)計(jì)

基于上述閥門智能控制的硬件設(shè)計(jì)，為了更方便閥門的控制，該研究進(jìn)行研究了閥門智能遠(yuǎn)程控制的方法，設(shè)計(jì)了閥門智能遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的軟件，軟件系統(tǒng)包括客戶監(jiān)控端、網(wǎng)絡(luò)云服務(wù)端、無線通信模塊、局域網(wǎng)控制器和控制元件5大部分[9]。閥門智能遠(yuǎn)程控制的軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 閥門智能遠(yuǎn)程控制軟件結(jié)構(gòu)圖

該系統(tǒng)在遠(yuǎn)程控制方面利用了PLC中央處理器及遠(yuǎn)程控制模塊的方式。遠(yuǎn)程控制模塊通過對閥門運(yùn)行狀態(tài)的采集，利用互聯(lián)網(wǎng)等無線遠(yuǎn)程通信方式將狀態(tài)信號反饋給與互聯(lián)網(wǎng)相連的計(jì)算機(jī)監(jiān)控端或手機(jī)監(jiān)控端，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)閥門遠(yuǎn)程運(yùn)行信號的智能統(tǒng)計(jì)，同時(shí)向相應(yīng)的報(bào)警功能發(fā)出響應(yīng)，系統(tǒng)響應(yīng)的做出動作，實(shí)現(xiàn)“無人值守”的智能控制[10]。

該系統(tǒng)在無線通信模塊中采用了電話卡、3G、4G網(wǎng)絡(luò)，或者與無線網(wǎng)絡(luò)直接相連和有限網(wǎng)絡(luò)免插卡式上網(wǎng)。并且該系統(tǒng)支持以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議、RS485和RS232與PLC通信，且與大部分的PLC通信模式相互兼容，因此該系統(tǒng)的閥門采用了PLC中央處理器通信網(wǎng)絡(luò)。遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)的主要配置如表1所示。

表1 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的主要配置

為了能夠很好地實(shí)現(xiàn)對閥門各元器件的智能控制以及相關(guān)數(shù)據(jù)的采集，該系統(tǒng)采用了PLC加裝模擬拓展模塊，使用DI/DO口與現(xiàn)場的閥門按鈕和電磁繼電器相連接實(shí)現(xiàn)閥門上的電磁鐵和電機(jī)的啟動與關(guān)閉控制，使用AI/AO口主要完成對傳感器中的數(shù)據(jù)采集，并通過RS485與現(xiàn)場控制閥門的觸摸屏相連接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)閥門的現(xiàn)場手動智能控制。將遠(yuǎn)程模塊與PLC的另一個(gè)RS485通信端口相連接，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的通入，同時(shí)可以完成PLC中寄存器內(nèi)數(shù)據(jù)的存儲及修改，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)終端智能手機(jī)或計(jì)算機(jī)對閥門的遠(yuǎn)程智能控制[11]。

該系統(tǒng)的軟件程序采用的是PLC編程，主要控制遠(yuǎn)程模塊與PLC建立聯(lián)系并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，PLC編程主要分為遠(yuǎn)程和現(xiàn)場，遠(yuǎn)程主要由手機(jī)或計(jì)算機(jī)網(wǎng)頁經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)控制，遠(yuǎn)程進(jìn)行控制時(shí)近地的按鈕將會不起作用。采用向遠(yuǎn)程控制發(fā)出脈沖信號復(fù)位的操作，進(jìn)而PLC不會轉(zhuǎn)換為近地控制。若遠(yuǎn)程模塊在1 min內(nèi)得不到信號響應(yīng)時(shí)，將自動切換到近地的控制[12]。此外采用系統(tǒng)中的UPS緊急電源可進(jìn)行對斷電設(shè)備持續(xù)供應(yīng)短時(shí)電能，實(shí)現(xiàn)閥門的緊急關(guān)閉，并且在所有的遠(yuǎn)程控制通信中都能夠?qū)崿F(xiàn)緊急情況的監(jiān)控。

該系統(tǒng)在遠(yuǎn)程模塊的編程中，采用RS485的coml口與PLC之間建立通信通道，利用COM1端口選取S7-200 PII協(xié)議，設(shè)定相關(guān)的波特率、從機(jī)地址等遠(yuǎn)程通信的有效參數(shù)，根據(jù)PLC的各變量寄存器地址值錄入到PLC中，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制在網(wǎng)頁中的監(jiān)控，建立相應(yīng)的變量組與子變量組，達(dá)到有序分類的目的。為了能夠在網(wǎng)頁中分析遠(yuǎn)程的各數(shù)字變量，在WEB端設(shè)置了按鈕操作，在對應(yīng)功能開狀態(tài)時(shí)，設(shè)置顯示的綠色按鈕；在對應(yīng)功能關(guān)狀態(tài)時(shí)，設(shè)置顯示的為紅色按鈕；并且在閥門自啟動按鈕、手動啟動按鈕和停止按鈕之間需要互鎖狀態(tài)，因此遠(yuǎn)程模塊箱PLC發(fā)送定時(shí)脈沖，采用定時(shí)器和時(shí)間控制器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制與近地控制的自動切換。

在軟件部分還設(shè)計(jì)有監(jiān)控界面，手機(jī)監(jiān)控界面中設(shè)置了設(shè)備狀態(tài)、遠(yuǎn)程控制狀態(tài)、系統(tǒng)參數(shù)和模塊狀態(tài)。設(shè)備狀態(tài)包括故障狀態(tài)、按鈕狀態(tài)以及現(xiàn)場觸摸屏的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)方便觀察閥門智能控制出現(xiàn)故障的原因，以及各種按鈕在各種狀態(tài)下的運(yùn)行狀況，利用手機(jī)APP或計(jì)算機(jī)網(wǎng)頁可對閥門智能控制系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，主要監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、溫度承受壓力等信息，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控人員在線監(jiān)視閥門智能控制的運(yùn)行狀態(tài)和遠(yuǎn)程預(yù)測系統(tǒng)的故障狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)閥門智能系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2 基于自適應(yīng)控制算法的閥門參數(shù)控制

由于在閥門系統(tǒng)正運(yùn)行的過程中，每個(gè)階段的狀態(tài)都有運(yùn)行的動態(tài)特性，同時(shí)，閥門所控制的氣源和液源壓力具有不穩(wěn)定性的特點(diǎn)，并且閥門具有非線性因素，因此該研究使用自適應(yīng)控制算法，實(shí)現(xiàn)閥門參數(shù)的自整定，在此基礎(chǔ)上依據(jù)系統(tǒng)的響應(yīng)[13]，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)閥門的自校正，自適應(yīng)控制的工作原理如圖4所示。

圖4 自適應(yīng)控制的工作原理

該研究采用的是PID技術(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)閥門參數(shù)的自整定，利用插進(jìn)積分計(jì)算的繼電方法，即閥門智能控制系統(tǒng)的輸入頻率、幅值已知的三角波信號，控制系統(tǒng)輸出、等幅振蕩的條件為：

(1)

通過式(1)可有效地控制系統(tǒng)輸出的信號與等幅振蕩。

ω90處頻率響應(yīng)的幅值為：

(2)

式中，k90表示在ω90處的頻率響應(yīng)幅值，通過該式子進(jìn)一步對幅值的控制。

因此，可以計(jì)算出PID參數(shù)為：

(3)

式中，a表示振幅在測量輸出信號峰值取得，T表示周期在測量系統(tǒng)輸出兩次回到工作點(diǎn)的時(shí)間所得，d表示三角波峰值與半周期的比值，j表示常數(shù)，ω90表示90°時(shí)，頻率響應(yīng)的幅值，對于閥門控制系統(tǒng)，相位裕度φm取30～50°，幅值裕度Am則取2～5。通過該式能夠?qū)崿F(xiàn)對參數(shù)的初步自整定。

閥門智能控制系統(tǒng)在控制過程中，由于氣源壓力的不穩(wěn)定性和非線性，要求閥門控制參數(shù)通過自整定參數(shù)初值，進(jìn)行實(shí)時(shí)自校正。

將系統(tǒng)響應(yīng)誤差分為兩個(gè)階段：

當(dāng)智能閥門系統(tǒng)輸出的值在15%誤差以外時(shí)，采用Bang-bang控制，打開或關(guān)閉壓點(diǎn)比例閥，全速放氣或充氣進(jìn)而提升閥門的定位響應(yīng)速度[14]。

當(dāng)智能閥門系統(tǒng)誤差在15%誤差范圍內(nèi)，利用自適應(yīng)PID控制方法，把誤差e和誤差變化率ec看做輸入，采用模糊規(guī)則對PID參數(shù)進(jìn)行整理[15]。

系統(tǒng)通過12位A/D采樣將輸入和反饋?zhàn)儞Q為量化值0～(212-1)，故e的變化范圍在0～4 095，而ec在0～2 000，對e和ec量化值進(jìn)行歸一化處理。

(4)

由控制經(jīng)驗(yàn)Δkp，Δki，Δkd的變化分別在(-0.4～+0.4)，(-0.8～+0.8)，(-0.25～+0.25)區(qū)間內(nèi)，亦將其歸一化在區(qū)間(-5，5)內(nèi)。

定義系統(tǒng)e′，ec′，Δkp，Δki，Δkd的變化范圍為模糊集的論域，則：

e′，ec′，Δkp，Δki，Δkd=

{-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5}

(5)

模糊子集為：

e′，ec′，Δkp，Δki，Δkd=

{NB，NM，NS，O，PS，PM，PB}

(6)

根據(jù)控制經(jīng)驗(yàn)建立Δkp，Δki，Δkd的模糊規(guī)則表[16]，定義e′，ec′，Δkp，Δki，Δkd，并服從正態(tài)分布，確定論域內(nèi)各元素對模糊變量的隸屬度，建立模糊控制表。采用重心法去模糊化，得到PID參數(shù)的修改正確的值[17]，利用查詢表的方法在微控制器中完成智能閥門的參數(shù)控制，即：

(7)

式(7)中，將Δkp，Δki，Δkd的變化分別控制在(-0.4～+0.4)，(-0.8～+0.8)，(-0.25～+0.25)范圍內(nèi)，則可實(shí)現(xiàn)智能閥門的參數(shù)控制，進(jìn)而提高智能閥門的安全性能[18]。通過對Δkp，Δki，Δkd模糊指標(biāo)的控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)閥門參數(shù)的智能控制，首先通過對相位與幅值的取值，采用PID控制參數(shù)初始化，利用式(7)檢測獲得相應(yīng)曲線，得到閥門開度的局部放大，實(shí)現(xiàn)更好的抑制系統(tǒng)的超調(diào)能力，實(shí)現(xiàn)閥門參數(shù)的自整定與實(shí)時(shí)校正[19]。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)與調(diào)試是完成系統(tǒng)必不可少的一個(gè)步驟，該研究通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對系統(tǒng)的調(diào)試，并驗(yàn)證系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的可行性，實(shí)驗(yàn)前首先對實(shí)驗(yàn)做出準(zhǔn)備，進(jìn)行對實(shí)驗(yàn)平臺的搭建，利用SiliconLaboratories IDE作為實(shí)驗(yàn)的開發(fā)平臺，該開發(fā)平臺既能夠?qū)崿F(xiàn)對硬件的仿真，又能實(shí)現(xiàn)對軟件程序的編程[20]。本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境參數(shù)如表2所示。

表2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境參數(shù)

實(shí)驗(yàn)架構(gòu)如圖5所示。

圖5 實(shí)驗(yàn)架構(gòu)示意圖

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)采用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為某水電廠的智能閥門運(yùn)行數(shù)據(jù)[21]，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

基于實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備，接著進(jìn)行對實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，首先進(jìn)行對閥門智能控制的誤差進(jìn)行測試，測試結(jié)果與文獻(xiàn)[1]和文獻(xiàn)[2]的結(jié)果進(jìn)行對比[22]，實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比如圖6所示。

圖6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比圖

由圖6可知，該研究的系統(tǒng)在進(jìn)行閥門智能控制位置測量的誤差實(shí)驗(yàn)中，在隨著采樣時(shí)間的不斷變化中，閥門位置誤差均低于10%，且較穩(wěn)定，并且誤差最大為9%，智能閥門控制的定位精確度較高[23]；文獻(xiàn)[1]在進(jìn)行對智能閥門控制位置定位中的測試實(shí)驗(yàn)中，在隨著采樣時(shí)間不斷變化時(shí)，閥門位置的定位誤差也不斷變化，并且誤差的變化不穩(wěn)定，最大誤差為35%，與該研究的系統(tǒng)相比存在著較大的差距；文獻(xiàn)[2]在進(jìn)行對智能閥門控制位置定位中的測試實(shí)驗(yàn)中，在隨著采樣時(shí)間不斷變化時(shí)，閥門位置的定位誤差也不斷變化，并且誤差的變化也不穩(wěn)定，最大誤差為25%，與該研究的系統(tǒng)相比存在著很大的不足[24]；由此可見該研究的系統(tǒng)在智能閥門定位控制時(shí)精確度較高。

基于上述對智能閥門定位位置誤差的實(shí)驗(yàn)上，對系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制的響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)[1]和文獻(xiàn)[2]進(jìn)行對比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比如圖7所示。

圖7 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比

由圖7可知，該研究的系統(tǒng)在進(jìn)行系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制的響應(yīng)時(shí)間測試中，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間隨著迭代次數(shù)的增多響應(yīng)時(shí)間逐漸上升，并且在迭代次數(shù)為900次時(shí)，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間為60 s[25]；文獻(xiàn)[1]在進(jìn)行對智能閥門遠(yuǎn)程控制響應(yīng)時(shí)間測試中，在系統(tǒng)迭代次數(shù)為900次時(shí)，智能閥門遠(yuǎn)程控制響應(yīng)時(shí)間為140 s，與該研究的系統(tǒng)相比存在著較大的缺陷；文獻(xiàn)[2]在進(jìn)行對智能閥門遠(yuǎn)程控制響應(yīng)時(shí)間測試中，在系統(tǒng)迭代次數(shù)為900次時(shí)，智能閥門遠(yuǎn)程控制響應(yīng)時(shí)間為125 s，與該研究的系統(tǒng)相比有一定的差距[26]；由此可見，該研究的系統(tǒng)對于遠(yuǎn)程控制中響應(yīng)速度較快，并且性能較好。

4 結(jié)束語

為了解決傳統(tǒng)機(jī)械式手動閥門工作效率低，安全性能差的問題，該研究對閥門智能控制進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)了基于信息技術(shù)的閥門智能控制系統(tǒng)，采用微控制器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了智能閥門的數(shù)字控制和智能控制；利用CAN總線技術(shù)，構(gòu)建兩級總線智能閥門控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能閥門的集中控制，利用軟件系統(tǒng)，進(jìn)行設(shè)計(jì)了智能閥門的遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)了智能閥門的遠(yuǎn)程操作，最后利用自適應(yīng)控制算法，實(shí)現(xiàn)閥門參數(shù)的自整定，在此基礎(chǔ)上依據(jù)系統(tǒng)的響應(yīng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)閥門參數(shù)的自校正。

該研究的系統(tǒng)還存在著一定的不足，在進(jìn)行遠(yuǎn)程控制時(shí)，由于運(yùn)行數(shù)據(jù)量較大，系統(tǒng)會出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，因此在今后的研究中會做進(jìn)一步的改進(jìn)。