0 引言

  電液執行機構扼制器廣泛應用于燃料、化工、電力、士敏土等各類半自動化扼制系統中，可以對壓力、流量、溫度等施行調節。到現在為止國里外工業在場運用的執行機構扼制器多以摹擬儀表為主，硬件電路非常復雜、靠得住性差、扼制精密度低［1］。隨著徽標扼制技術的廣泛應用，“智能型”扼制器越來越遭受看得起。愈宏興等紹介了DDYZ-55型電子型電液執行機構的主要技術性能、辦公原理［2］。羅真等預設研發了適合使用于加熱爐冷風、煙道扼制的DYZⅡ電液執行機構，在DCS組態后行扼制，使之依據煙氣氧氣量和爐腔負壓調試冷風和煙道擋板變成有可能［3］。楊秀英等接合玻璃成型過程中液壓供料機的辦公原理，提出利用計算機技術代替機械凸輪成功實現對電液伺服閥的非常準確扼制辦法［4］。張慶思等從剖析電動執行機構的各個局部動身，推導出以供電電壓為輸入，反饋電壓為輸出的開環傳交函數，通不為己甚析求解微分方程，提出一種迅速確認執行機構傳交函數參變量的新辦法［5］。李紀紅等針對電動執行器的扼制不容易解決的地方，紹介了一種具備PROFIBUS-DOS在場總線從站接口智能電動執行器的結構原理［6］。

  在本系統扼制策略中，電液執行機構的扼制輸入信號與閥位反饋信號均為4～20mA電流信號。位置放大器接納主控室來的4～20mA電流信號，位置放大器中收繳的信號叫輸入信號，位移傳感器檢驗測定出的信號傳遞到改換放大器后的信號叫反饋信號，二者通過一個比較放大器和功率放大器后，向電液伺服閥輸入一個成比例的電流信號來驅動伺服閥。當輸入信號與反饋信號比較后有偏差，閥半自動調節。扼制壓力，使液壓油流經伺服油缸的前后，經過扼制液壓缸推桿的動作，因此成功實現閥門的開關或調節效用［7-8］。

  1 扼制器的硬件預設

  整個兒扼制器系統主要由ATmega16L單片機、GLS-160128液態晶體顯露器、MAX1247四通道串行12位A/D改換器、位置檢驗測定電路、電壓與電流檢驗測定電路組成。其硬件原理框圖如圖1所示。整個兒扼制器系統預設成三塊電路板，即CPU電路板，檢驗測定與扼制輸出電路板以及顯露、扼制面板。

  圖1 扼制器的硬件組成結構框圖

  1.1 單片機主機局部及其擴展局部

  CPU電路板上主要涵蓋單片機ATmega16L、A/D與D/A改換局部以及看門狗接口電路。ATmega16是基于加強的AVRRISC結構的低功耗8位CMOS微扼制器。MAX1247是美國MAXIM企業推出的一種低功耗、4通道、12位串行模數改換芯片，其內里自帶與微處置器的串行接口SPI。該芯片是一種逐次迫臨式模數改換芯片，可以在蟬聯改換標準樣式下對外部4通道模數摹擬信號施行順著次序改換，其集成度高、辦公性能較好。

  1.2 單片機輸入通道的預設

  該電液執行機構扼制器的輸入通道主要涵蓋整定參變量（零點、行程、銳敏度和電機定額電流）信號、開度扼制信號、位置反饋信號以及電機電流信號的撿拾、調節和變動。顯露、扼制面板上有銳敏度調試、零點調試、行程調試電路，狀況指使燈的閃光二極管接口電路，LCD顯露接口電路，狀況挑選開關電路。其反饋信號的電路原理圖如圖2所示。

  圖2 反饋信號撿拾電路原理圖

  1.3 單片機輸出通道的預設

  本智能電液執行機構的扼制對象為馬達，其檢驗測定與扼制輸出電路板上主要有正反互鎖思維規律電路和交流固態替續器的扼制輸出、長程輸出信號V/I改換電路、基準穩壓電路。其輸出通道的結構框圖如圖3所示。

  圖3 輸出通道的結構框圖

  1.4 位置檢驗測定電路

  位置檢驗測定電路是執行機構的關緊組成局部，它的功能是供給正確的位置。此電路認為合適而使用的是信號電子脈沖數碼式傳感器，這種傳感器是無觸點的，具備精密度高、無線性區限止、牢穩性高、無溫度限止等獨特的地方。

  1.5 電壓電流檢驗測定

  為了迅速而非常準確地反映出電流的體積，用霍爾型電流互感器檢驗測定IPM輸出的電流，對于IPM輸出電壓的檢驗測定認為合適而使用分壓電路。

  2 扼制器的軟件預設

  2.1 主手續預設

  系統自檢扼制系統的軟件認為合適而使用中斷形式預設．在主手續中施行系統的起初化、扼制形式挑選、位置檢驗測定等辦公。

  系統上電后，首先施行起初化設置，涵蓋I/O起初化、A/D起初化、EVA以及SCI起初化等，然后從EEROM中讀取上次運行設定的參變量值，涵蓋行程初值、終值、速度、力矩以及扼制形式挑選微記位，并將這些個參變量存入數值寄放器中。AT-mega16L單片機依據扼制形式微記，進入了相應的手續分支，可選本地遙感扼制、手操器扼制以及標準4～20mA電流信號扼制［9］。3種扼制形式可依據需求由扼制者切換，切換形式簡單靠得住。

  2.2 子手續預設

  子手續如圖所5示，主要涵蓋信號處置板塊，主要涵蓋數值搜集、管用值的計算、向量變換、行程在線測定、A/D采集樣品、SCI通信、PWM輸出、向量變換、系統的監控及故障處置板塊等。

  圖4 主手續流程圖

  3 調整最后結果及其剖析

  3.1 銳敏度、零點、行程的調試

  圖5 監控手續流程圖

  圖6 位移傳感器位移關系概況圖

  該智能電液執行機構扼制器在對閥位開度和閥位輸出電流的“調零”和“調滿”校準時，無須調試電位器、無須用基準勘測儀表施行復雜的調整，只要在閥門實際的“全關”和“整張紙”位置各按一次按鈕，便以新設定的區間半自動正確的修正為0百分之百和100百分之百。如圖6所示，Zero處閥門全關，則明確承認為0百分之百；End處閥門整張紙，則明確承認為100百分之百。閥門可以在Zero和End之間移動。

  位置傳感器反饋歸來的電壓為0～5V，A/D改換器是12位辯白率，即0～5V摹擬量對應數碼量是0～4095。智能電液閥門執行機構的銳敏度調試范圍是0～1百分之百，則對應的數碼量為0～12。參變量的調試在欲設置的基礎上按鈕“+”和“－”成功實現點動調節，即每按一次“+”參變量加1，每按一次“－”參變量減1。調試后的參變量值要寫入EEPROM盡力照顧起來，下次上電后直接讀取，而不需要每每都設置。

  3.2 電機扼制板塊的調整

  電機扼制板塊的主邀功能也是整個兒系統的主邀功能，即收繳扼制信號，依據扼制信號執行電機的正反轉，完成位移量輸出。因為在設定狀況開關時有“電流/百分率”之分，因為這個，在紹介該板塊時，也將分為電流扼制和開度百分率兩類扼制。

  當為電流信號扼制時，其摹擬扼制信號4～20mA的體積對應的是執行機構在零點到滿行程范圍的位移量的體積。因為零點和行程是可調的，位置反饋器反饋的實際電壓值在不一樣的零點和行程下是不完全一樣的，所以在閉環扼制的比較過程中要施行量綱的一統，都用數碼量0～4095表達。反饋器在All位置時為最大值，在0位置時為最小值。Zero是閥門所有關閉時反饋器的實際位置，此時所調節閥門則達到開度的0百分之百；End是某一型號閥門所有敞開時，反饋器的實際位置，此時所調節的閥門則達到其開度的100百分之百。由圖6可知，Zero～End是閥門可調試的范圍，閥門從整張紙到全關的過程中，反饋器動作的范圍是（End～Zero）。反饋器在位置0時對應的參照電壓為0V，在位置All時對應的電壓值為參照電壓+5V。開度反饋值改換為數碼量（Now）對應的物理位置為散布圖上Now所示。

  用于比較的數碼量=（Now－Zero）/（End－Zero）4095。

  那里面，Zero、Now、End作別代表Zero、Now和End的A/D改換值。

  例如在閥門全關處Zero確認為“零點”，即開度為0百分之百，閥門反饋顯露為4mA，而實際通過A/D改換時，該處對應的數碼量為200；在閥門整張紙處End確認為“全部路程”，即開度為100百分之百，閥門開度反饋顯露為20mA，而實際通過A/D改換時，該處對應的數碼量為1000。此時用來閥門處位置為Now處，對應的數碼量為800。當輸入的閥門扼制信號為12mA時，通過A/D改換變為3V，再通過A/D轉變為數碼量為2448。電機的動作方向要通過扼制信號和反饋信號的比較來確認。即用于比較的數碼量=（Now－Zero）/（End－Zero）4095=3069。很表面化3069＞2448，電機反轉。

  圖7 電液執行機構扼制器的實物圖

  當為開度百分率扼制時，若在Zero處明確承認為0百分之百，在End處明確承認為100百分之百，那末閥門如今所處位置船用閥門Now表達的開度百分率為：反饋開度百分率=（Now－Zero）/（End－Zero）100。那里面：Now、Zero、End作別代表Now、Zero、End的A/D改換值．例如在閥門全關處Zero確認為“零點”，即開度為0百分之百，閥門反饋定義為4mA，而實際通過A/D改換時，該處對應的數碼量為200；在閥門整張紙處End確認為“全部路程”，即開度為100百分之百，閥門開度反饋定義為20mA，而實際通過A/D改換時，該處對應的數碼量為1000。此時用來閥門所處位置為Now處，對應的數碼量為900。反饋開度百分率=（900－200）/（1000－200）100=87.5（百分之百），當輸入閥門開度百分率為60時，表面化87.5＞60，電機反轉。實際上物圖和主要參變量及其調整最后結果如圖7和表1所示。

  表1 主要參變量及其調整最后結果

  4 總結語

  此預設中，扼制器采取的是性價比較高的AVR單片機代替傳統的摹擬儀表作為扼制中心，因此成功實現對閥門運行速度的非常準確扼制。該電液執行機構認為合適而使用ATmega16L智能扼制器，其銳敏度較高、操作靈活、響應速度快、抗干擾性強；針對于暴發性的停電或泵停辦公、油管或水管、氣管兒內里萌生的水錘現象等，認為合適而使用液態晶體顯露技術，繼續往前減損水錘沖擊。針對閥門運轉速度在不一樣階段的變動事情狀況，扼制器能夠對馬達的轉速施行非常準確的扼制。該預設已投產運用，性能牢穩，合乎工業需要。

不銹鋼閥門  參照文獻：

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  ［3］羅真，朱斌，蔣志良．DYZⅡ型電液執行機構在加熱爐扼制系統中的應用［J］．燃料化工半自動化，2001，3（3）：53．

  ［4］楊秀英，徐云鵬．利用計算機技術成功實現對電液伺服閥的扼制［J］．液壓與氣動，2009，12（12）：41．

  ［5］張慶思，王克成，李福云．電動執行機構傳交函數的研討［J］．半自動化儀表，2007，28（4）：67．

  ［6］李紀紅，趙輝，王紅君，等．總線型智能電動執行機構預設［J］．天津市理工大學學報，2009，25（4）：16．

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  ［8］王曉明，王玲．馬達的DSP扼制［M］．北京：北京航空航天大學出版社，2004，15．

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