目前，
调节阀大多采用通用的气动或电动驱动方式，驱动机构复杂、功率消耗大、自动控制困难。随着大型成套设备的发展，系统参数提高、管道内输送的流量增加，对调节调节阀的控制提出了新的要求。本文介绍的新型调节
阀门因采用独特的节流管伺服调控和自能源驱动措施，改变了普通阀门的驱动方式。因此可用简单、小型的控制机构替代应用在调节阀上的复杂大型的阀门驱动装置。
一、系统的组成及工作原理
控制系统是基于89C51为中心的单片机控制系统。在本系统中，利用单片机的串行通讯接口，实现了单片机和计算机的通讯。通过这样的设计处理，使得本调节阀能方便地实现智能和远程控制。
控制系统既要符合现场工艺要求，工作可靠，操作方便，又要有较小的成本支出。由于新型调节阀自身的低驱动力矩和良好的密封性能，选用了MCS-51单片机为中央控制器，增加必要的扩展，形成控制系统（图1）。
系统工作时，首先由传感器检测出阀杆的当前位置即位移值，经A/D转换后，将数字量送入单片机中，单片机再经过转换后实时把当前位移值显示出来。这时，可以根据显示结果而输入控制量，然后单片机依据输入值而做出相应的反应。阀杆的位移值到达上限值或下限值时，则报警并使指示灯亮，此时，手动操作员应调整位移量而使阀门的开口度达到正常的工作状态，单片机依据该位移量的大小发出控制指令，控制其相应的
执行机构，从而完成阀门开口度的调整。
二、硬件设计
1、执行电机
执行电机是控制系统的重要元件之一，对其性能有严格的要求。①提供足够的力矩和功率，使负载达到要求的运动性能。②能快速起动和停止，保证系统的快速运动。③有较宽的调速范围。④电机的功率消耗小，体积小，质量轻。经过分析比较，选用步进电动机作为执行机构。步进电动机是将一种数字式脉冲信号转换为机械角位移（线位移）的机电元件。它的机械位移与输入的数字脉冲信号有严格的对应关系，即一个脉冲信号可使步进电动机前进一步。作为近代数字控制系统的最佳选择，它是一种比较理想的执行元件。
根据系统负载和步距角等要求，选择75BF003步进电动机（表1）。
2、主机芯片及接口
主机芯片为MCS-51系列的8751芯片，两片74LS373用作地址锁存，一片2864A用作程序存储器EEPROM，一片74LS138译码器产生三位数码管的位驱动信号，A/D
转换器用0809芯片，一片74LS02芯片产生ADC0809的读、写片选信号，一片7414产生ADC0809转换结束的中断信号。
在设计通讯接口时，采用EIARS-232C标准接口，选用MAX232实现串行口通讯，以实现TTL电平和232电平之间的转换（图2）。
3、数据采集系统
系统中的传感器选用线位移传感器，它可以把位置信号转换成电流信号求得阀杆的位移量。数据采集电路由ADC0809、74LS02、74LS373和8751的P
0口构成，它能同时采集八路模拟信号，而本系统只使用两路。在这里是将ADC0809作为一个外部扩展的并行I/O口，直接由8751的P
2.0和WR脉冲进行启动，因而其端口地址为7FF8H，模拟量输入通道选择端A、B、C分别与8751的P
0.0、P
0.1及P
0.2直接相连，CLK由8751的ALE提供。
4、LED动态显示电路设计
由于本系统属于多位LED显示，为了简化硬件电路，将所有位的段选线相应地并联在一起，由一个或两个8位I/O控制，形成段选线的多路复用。而各位的共阳极或共阴极分别由相应的I/O口控制，实现各位的分时选通。其中段选线占用一个8位I/O口，而位选线占用一个3位I/O口（图3）。
三、控制系统软件
控制系统是以单片机为中心的控制系统，单片机结合一定的外围电路完成系统数据采集、输出控制信号、串行通讯以及实时显示等功能，它是一个完整的智能控制元件。图4为主程序流程。
由步进电动机的工作原理可知，步进电动机是在一定顺序的电脉冲控制下运转的。在本系统中，三相步进电动机的通电方式为三相六拍通电方式。步进电动机要正常运转，必须正确地区性分配各相控制脉冲，使各相绕组按规定的顺序轮流通电。在本系统中采用软件方式控制脉冲的分配。因为用软件完成控制脉冲的分配具有灵活、方便、适应性广和减少硬件使用量的特点。在系统中，用P
1.3、P
1.5和P
1.6三位分别输出控制脉冲，根据P
1.3、P
1.5和P
1.6口输出控制信号的状态，即可实现对步进电动机的正反转控制。
四、结论
针对一种新型调节阀设计的以89C51单片机为中心的控制系统，具有体积小，质量轻，成本低和噪声弱的特点。远程控制方便，整个系统采用闭环控制，在需要时也可以实现开环控制，利用一个位移传感器实时检测出阀杆的当前位置，从而反馈给单片机以指导控制程序发出正确的控制指令。特别是本系统使用脉冲控制（PWM），这样可以达到较好的控制精度并且提高了系统的抗干扰能力。对于步进电动机在高频工作、瞬间开启和瞬间关闭时，可能会产生失步和超调，给控制系统造成误差的问题，可以采用变速控制来消除，从而进一步提高控制精度。
参考资料
李华，孙晓明。MCS251系列单片机实用接口技术（M）。北京：北京航空航天大学出版社，1993。
曹承志。微型计算机控制新技术（M）。北京：机械工业出版社，2001。
刘宝廷，程树康。步进电动机及其驱动控制系统（M）。黑龙江：哈尔滨工业大学出版社，1997。
