一、引言

    气动马达作为一种执行机构，在工业生产和工业控制中起着很重要的作用。气动马达使用空气取代电力和液压来产生动力，可以实现无级变速，可瞬间启动、停滞和换向，具有自动冷却功能，无电火花，可在易燃易爆，如含有化学、易燃性或挥发性等物质湿热和多尘的环境下运行控制工程网版权所有，如矿区、隧道、油漆厂、化学工厂、石化、生物科技、药厂、晶圆、半导体、光纤、兵工厂、船舶、养殖等行业用于驱动，因用空气作为动力，容易获得，用后空气可以直接排入大气无污染，压缩空气还可以进行集中供给和远距离控制。

    二、气动阀门执行器工作原理

    利用压缩空气推动执行期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www.cechina.cn，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。

    三、气动阀门执行器的控制方式

    由于现在的控制方式和手段越来越多CONTROL ENGINEERING China版权所有，在

    （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控制工程网版权所有，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位控制工程网版权所有，可以按512×8个字节来放置数据。

图1

    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。
    检测脉冲输入信号电路如图2所示。

图2