0 引言

  電液執(zhí)行機構(gòu)扼制器廣泛應(yīng)用于燃料、化工、電力、士敏土等各類半自動化扼制系統(tǒng)中，可以對壓力、流量、溫度等施行調(diào)節(jié)。到現(xiàn)在為止國里外工業(yè)在場運用的執(zhí)行機構(gòu)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(shù)的廣泛應(yīng)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(zhí)行機構(gòu)的主要技術(shù)性能、辦公原理［2］。羅真等預(yù)設(shè)研發(fā)了適合使用于加熱爐冷風、煙道扼制的DYZⅡ電液執(zhí)行機構(gòu)，在DCS組態(tài)后行扼制，使之依據(jù)煙氣氧氣量和爐腔負壓調(diào)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(shù)代替機械凸輪成功實現(xiàn)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(zhí)行機構(gòu)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(huán)傳交函數(shù)，通不為己甚析求解微分方程，提出一種迅速確認執(zhí)行機構(gòu)傳交函數(shù)參變量的新辦法［5］。李紀紅等針對電動執(zhí)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(zhí)行器的結(jié)構(gòu)原理［6］。

  在本系統(tǒng)扼制策略中，電液執(zhí)行機構(gòu)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(qū)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(diào)節(jié)。扼制壓力，使液壓油流經(jīng)伺服油缸的前后，經(jīng)過扼制液壓缸推桿的動作，因此成功實現(xiàn)閥門的開關(guān)或調(diào)節(jié)效用［7-8］。

  1 扼制器的硬件預(yù)設(shè)

  整個兒扼制器系統(tǒng)主要由ATmega16L單片機、GLS-160128液態(tài)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(tǒng)預(yù)設(shè)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微扼制器。MAX1247是美國MAXIM企業(yè)推出的一種低功耗、4通道、12位串行模數(shù)改換芯片，其內(nèi)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(shù)改換芯片，可以在蟬聯(lián)改換標準樣式下對外部4通道模數(shù)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(yù)設(shè)

  該電液執(zhí)行機構(gòu)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(diào)節(jié)和變動。顯露、扼制面板上有銳敏度調(diào)試、零點調(diào)試、行程調(diào)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(guān)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(yù)設(shè)

  本智能電液執(zhí)行機構(gòu)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(guī)律電路和交流固態(tài)替續(xù)器的扼制輸出、長程輸出信號V/I改換電路、基準穩(wěn)壓電路。其輸出通道的結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。

  圖3 輸出通道的結(jié)構(gòu)框圖

  1.4 位置檢驗測定電路

  位置檢驗測定電路是執(zhí)行機構(gòu)的關(guān)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(shù)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(qū)限止、牢穩(wěn)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(yù)設(shè)

  2.1 主手續(xù)預(yù)設(shè)

  系統(tǒng)自檢扼制系統(tǒng)的軟件認為合適而使用中斷形式預(yù)設(shè)．在主手續(xù)中施行系統(tǒng)的起初化、扼制形式挑選、位置檢驗測定等辦公。

  系統(tǒng)上電后，首先施行起初化設(shè)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(shè)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(shù)值寄放器中。AT-mega16L單片機依據(jù)扼制形式微記，進入了相應(yīng)的手續(xù)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(jù)需求由扼制者切換，切換形式簡單靠得住。

  2.2 子手續(xù)預(yù)設(shè)

  子手續(xù)如圖所5示，主要涵蓋信號處置板塊，主要涵蓋數(shù)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(tǒng)的監(jiān)控及故障處置板塊等。

  圖4 主手續(xù)流程圖

  3 調(diào)整最后結(jié)果及其剖析

  3.1 銳敏度、零點、行程的調(diào)試

  圖5 監(jiān)控手續(xù)流程圖

  圖6 位移傳感器位移關(guān)系概況圖

  該智能電液執(zhí)行機構(gòu)扼制器在對閥位開度和閥位輸出電流的“調(diào)零”和“調(diào)滿”校準時，無須調(diào)試電位器、無須用基準勘測儀表施行復雜的調(diào)整，只要在閥門實際的“全關(guān)”和“整張紙”位置各按一次按鈕，便以新設(shè)定的區(qū)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(guān)，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(yīng)數(shù)碼量是0～4095。智能電液閥門執(zhí)行機構(gòu)的銳敏度調(diào)試范圍是0～1百分之百，則對應(yīng)的數(shù)碼量為0～12。參變量的調(diào)試在欲設(shè)置的基礎(chǔ)上按鈕“+”和“－”成功實現(xiàn)點動調(diào)節(jié)，即每按一次“+”參變量加1，每按一次“－”參變量減1。調(diào)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(shè)置。

  3.2 電機扼制板塊的調(diào)整

  電機扼制板塊的主邀功能也是整個兒系統(tǒng)的主邀功能，即收繳扼制信號，依據(jù)扼制信號執(zhí)行電機的正反轉(zhuǎn)，完成位移量輸出。因為在設(shè)定狀況開關(guān)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(yīng)的是執(zhí)行機構(gòu)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(diào)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(huán)扼制的比較過程中要施行量綱的一統(tǒng)，都用數(shù)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(guān)閉時反饋器的實際位置，此時所調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)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(diào)試的范圍，閥門從整張紙到全關(guān)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(yīng)的參照電壓為0V，在位置All時對應(yīng)的電壓值為參照電壓+5V。開度反饋值改換為數(shù)碼量（Now）對應(yīng)的物理位置為散布圖上Now所示。

  用于比較的數(shù)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(guān)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(yīng)的數(shù)碼量為200；在閥門整張紙?zhí)嶦nd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(yīng)的數(shù)碼量為1000。此時用來閥門處位置為Now處，對應(yīng)的數(shù)碼量為800。當輸入的閥門扼制信號為12mA時，通過A/D改換變?yōu)?V，再通過A/D轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)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(shù)碼量=（Now－Zero）/（End－Zero）4095=3069。很表面化3069＞2448，電機反轉(zhuǎn)。

  圖7 電液執(zhí)行機構(gòu)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(guān)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(yīng)的數(shù)碼量為200；在閥門整張紙?zhí)嶦nd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(yīng)的數(shù)碼量為1000。此時用來閥門所處位置為Now處，對應(yīng)的數(shù)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(zhuǎn)。實際上物圖和主要參變量及其調(diào)整最后結(jié)果如圖7和表1所示。

  表1 主要參變量及其調(diào)整最后結(jié)果

  4 總結(jié)語

  此預(yù)設(shè)中，扼制器采取的是性價比較高的AVR單片機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的摹擬儀表作為扼制中心，因此成功實現(xiàn)對閥門運行速度的非常準確扼制。該電液執(zhí)行機構(gòu)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(yīng)速度快、抗干擾性強；針對于暴發(fā)性的停電或泵停辦公、油管或水管、氣管兒內(nèi)里萌生的水錘現(xiàn)象等，認為合適而使用液態(tài)晶體顯露技術(shù)，繼續(xù)往前減損水錘沖擊。針對閥門運轉(zhuǎn)速度在不一樣階段的變動事情狀況，扼制器能夠?qū)︸R達的轉(zhuǎn)速施行非常準確的扼制。該預(yù)設(shè)已投產(chǎn)運用，性能牢穩(wěn)，合乎工業(yè)需要。

不銹鋼閥門  參照文獻：

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