智能电液执行机构控制器的设计

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1、西安工程大学学报JournalofXi’anPolytechnicUniversity第25卷第4期(总110期)2011年8月Vol．25，No．4(Sum．No．110)文章编号:1674-649X(2011)04-0538-05智能电液执行机构控制器的设计李云红，武翠(西安工程大学电子信息学院，陕西西安710048)摘要:针对具有新型阀门的电液执行机构，设计了以单片机ATmega16L为控制和接收远程控制信号的核心部件，有效地实现了阀门控制、实时显示阀位、阀门状态监测、故障诊断、失效保护及给定值无扰动切换的

2、软件判定等多种功能．关键词:电液执行机构控制器;ATmega16L;阀门;相对误差;位移传感器中图分类号:TP273文献标识码:A0引言电液执行机构控制器广泛应用于石油、化工、电力、水泥等各类自动化控制系统中，可以对压力、流量、温度等进行调节．目前国内外工业现场使用的执行机构控制器多以模拟仪表为主，硬件电路十分复杂、可［1］靠性差、控制精度低．随着微机控制技术的广泛应用，“智能型”控制器越来越受到重视．愈宏兴等介绍［2］了DDYZ-55型电子型电液执行机构的主要技术性能、工作原理．罗真等设计开发了适用于加热炉冷风

3、、烟道控制的DYZⅡ电液执行机构，在DCS组态后进行控制，使之根据烟气氧量和炉腔负压调整冷风和烟［3］道挡板成为可能．杨秀英等结合玻璃成型过程中液压供料机的工作原理，提出利用计算机技术替代机［4］械凸轮实现对电液伺服阀的精确控制方法．张庆思等从分析电动执行机构的各个部分出发，推导出以供电电压为输入，反馈电压为输出的开环传递函数，通过分析求解微分方程，提出一种快速确定执行机构［5］传递函数参数的新方法．李纪红等针对电动执行器的控制难点，介绍了一种具有PROFIBUS-DOS现场［6］总线从站接口智能电动执行器的结构

4、原理．在本系统控制策略中，电液执行机构的控制输入信号与阀位反馈信号均为4～20mA电流信号．位置放大器接受主控室来的4～20mA电流信号，位置放大器中接收的信号叫输入信号，位移传感器检测出的信号传送到转换放大器后的信号叫反馈信号，二者经过一个比较放大器和功率放大器后，向电液伺服阀输入一个成比例的电流信号来驱动伺服阀．当输入信号与反馈信号比较后有偏差，阀自动调节．控制压力，使［7-8］液压油流经伺服油缸的前后，通过控制液压缸推杆的动作，从而实现阀门的开关或调节作用．1控制器的硬件设计整个控制器系统主要由ATmega

5、16L单片机、GLS-160128液晶显示器、MAX1247四通道串行12位A/D转换器、位置检测电路、电压与电流检测电路组成．其硬件原理框图如图1所示．整个控制器系统设计成收稿日期:2011-03-11基金项目:陕西省教育厅自然科学专项(10JK571)通讯作者:李云红(1974-)，女，满族，辽宁省锦州市人，西安工程大学副教授，博士．E-mail:hitliyunhong@163．com第4期智能电液执行机构控制器的设计539三块电路板，即CPU电路板，检测与控制输出电路板以及显示、控制面板．图1控制器的硬件

6、组成结构框图1.1单片机主机部分及其扩展部分CPU电路板上主要包括单片机ATmega16L、A/D与D/A转换部分以及看门狗接口电路．ATmega16是基于增强的AVRRISC结构的低功耗8位CMOS微控制器．MAX1247是美国MAXIM公司推出的一种低功耗、4通道、12位串行模数转换芯片，其内部自带与微处理器的串行接口SPI．该芯片是一种逐次逼近式模数转换芯片，可以在连续转换模式下对外部4通道模数模拟信号进行顺序转换，其集成度高、工作性能较好．1.2单片机输入通道的设计该电液执行机构控制器的输入通道主要包括整

7、定参数(零点、行程、灵敏度和电机额定电流)信号、开度控制信号、位置反馈信号以及电机电流信号的拾取、调节和变化．显示、控制面板上有灵敏度调整、零点调整、行程调整电路，状态指示灯的发光二极管接口电路，LCD显示接口电路，状态选择开关电路．其反馈信号的电路原理图如图2所示．图2反馈信号拾取电路原理图1.3单片机输出通道的设计本智能电液执行机构的控制对象为电动机，其检测与控制输出电路板上主要有正反互锁逻辑电路和交流固态继电器的控制输出、远程输出信号V/I转换电路、基准稳压电路．其输出通道的结构框图如图3所示．1.4位置检

8、测电路图3输出通道的结构框图位置检测电路是执行机构的重要组成部分，它的功能是提供准确的位置．此电路采用的是信号脉冲数540西安工程大学学报第25卷字式传感器，这种传感器是无触点的，具有精度高、无线性区限制、稳定性高、无温度限制等特点．1.5电压电流检测为了快速而精确地反映出电流的大小，用霍尔型电流互感器检测IPM输出的电流，对于IPM输出电压的检测采用分压电路．2控制器的