0 引言

  电液执行机构扼制器广泛应用于燃料、化工、电力、士敏土等各类半自动化扼制系统中，可以对压力、流量、温度等施行调节。到现在为止国里外工业在场运用的执行机构扼制器多以摹拟仪表为主，硬件电路非常复杂、靠得住性差、扼制精密度低［1］。随着徽标扼制技术的广泛应用，“智能型”扼制器越来越遭受看得起。愈宏兴等绍介了DDYZ-55型电子型电液执行机构的主要技术性能、办公原理［2］。罗真等预设研发了适合使用于加热炉冷风、烟道扼制的DYZⅡ电液执行机构，在DCS组态后行扼制，使之依据烟气氧气量和炉腔负压调试冷风和烟道挡板变成有可能［3］。杨秀英等接合玻璃成型过程中液压供料机的办公原理，提出利用计算机技术代替机械凸轮成功实现对电液伺服阀的非常准确扼制办法［4］。张庆思等从剖析电动执行机构的各个局部动身，推导出以供电电压为输入，反馈电压为输出的开环传交函数，通不为己甚析求解微分方程，提出一种迅速确认执行机构传交函数参变量的新办法［5］。李纪红等针对电动执行器的扼制不容易解决的地方，绍介了一种具备PROFIBUS-DOS在场总线从站接口智能电动执行器的结构原理［6］。

  在本系统扼制策略中，电液执行机构的扼制输入信号与阀位反馈信号均为4～20mA电流信号。位置放大器接纳主控室来的4～20mA电流信号，位置放大器中收缴的信号叫输入信号，位移传感器检验测定出的信号传递到改换放大器后的信号叫反馈信号，二者通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，阀半自动调节。扼制压力，使液压油流经伺服油缸的前后，经过扼制液压缸推杆的动作，因此成功实现阀门的开关或调节效用［7-8］。

  1 扼制器的硬件预设

  整个儿扼制器系统主要由ATmega16L单片机、GLS-160128液态晶体显露器、MAX1247四通道串行12位A/D改换器、位置检验测定电路、电压与电流检验测定电路组成。其硬件原理框图如图1所示。整个儿扼制器系统预设成三块电路板，即CPU电路板，检验测定与扼制输出电路板以及显露、扼制面板。

  图1 扼制器的硬件组成结构框图

  1.1 单片机主机局部及其扩展局部

  CPU电路板上主要涵盖单片机ATmega16L、A/D与D/A改换局部以及看门狗接口电路。ATmega16是基于加强的AVRRISC结构的低功耗8位CMOS微扼制器。MAX1247是美国MAXIM企业推出的一种低功耗、4通道、12位串行模数改换芯片，其内里自带与微处置器的串行接口SPI。该芯片是一种逐次迫临式模数改换芯片，可以在蝉联改换标准样式下对外部4通道模数摹拟信号施行顺着次序改换，其集成度高、办公性能较好。

  1.2 单片机输入通道的预设

  该电液执行机构扼制器的输入通道主要涵盖整定参变量（零点、行程、锐敏度和电机定额电流）信号、开度扼制信号、位置反馈信号以及电机电流信号的捡拾、调节和变动。显露、扼制面板上有锐敏度调试、零点调试、行程调试电路，状况指使灯的闪光二极管接口电路，LCD显露接口电路，状况挑选开关电路。其反馈信号的电路原理图如图2所示。

  图2 反馈信号捡拾电路原理图

  1.3 单片机输出通道的预设

  本智能电液执行机构的扼制对象为马达，其检验测定与扼制输出电路板上主要有正反互锁思维规律电路和交流固态替续器的扼制输出、长程输出信号V/I改换电路、基准稳压电路。其输出通道的结构框图如图3所示。

  图3 输出通道的结构框图

  1.4 位置检验测定电路

  位置检验测定电路是执行机构的关紧组成局部，它的功能是供给正确的位置。此电路认为合适而使用的是信号电子脉冲数码式传感器，这种传感器是无触点的，具备精密度高、无线性区限止、牢稳性高、无温度限止等独特的地方。

  1.5 电压电流检验测定

  为了迅速而非常准确地反映出电流的体积，用霍尔型电流互感器检验测定IPM输出的电流，对于IPM输出电压的检验测定认为合适而使用分压电路。

  2 扼制器的软件预设

  2.1 主手续预设

  系统自检扼制系统的软件认为合适而使用中断形式预设．在主手续中施行系统的起初化、扼制形式挑选、位置检验测定等办公。

  系统上电后，首先施行起初化设置，涵盖I/O起初化、A/D起初化、EVA以及SCI起初化等，然后从EEROM中读取上次运行设定的参变量值，涵盖行程初值、终值、速度、力矩以及扼制形式挑选微记位，并将这些个参变量存入数值寄放器中。AT-mega16L单片机依据扼制形式微记，进入了相应的手续分支，可选本地遥感扼制、手操器扼制以及标准4～20mA电流信号扼制［9］。3种扼制形式可依据需求由扼制者切换，切换形式简单靠得住。

  2.2 子手续预设

  子手续如图所5示，主要涵盖信号处置板块，主要涵盖数值搜集、管用值的计算、向量变换、行程在线测定、A/D采集样品、SCI通信、PWM输出、向量变换、系统的监控及故障处置板块等。

  图4 主手续流程图

  3 调整最后结果及其剖析

  3.1 锐敏度、零点、行程的调试

  图5 监控手续流程图

  图6 位移传感器位移关系概况图

  该智能电液执行机构扼制器在对阀位开度和阀位输出电流的“调零”和“调满”校准时，无须调试电位器、无须用基准勘测仪表施行复杂的调整，只要在阀门实际的“全关”和“整张纸”位置各按一次按钮，便以新设定的区间半自动正确的修正为0百分之百和100百分之百。如图6所示，Zero处阀门全关，则明确承认为0百分之百；End处阀门整张纸，则明确承认为100百分之百。阀门可以在Zero和End之间移动。

  位置传感器反馈归来的电压为0～5V，A/D改换器是12位辩白率，即0～5V摹拟量对应数码量是0～4095。智能电液阀门执行机构的锐敏度调试范围是0～1百分之百，则对应的数码量为0～12。参变量的调试在欲设置的基础上按钮“+”和“－”成功实现点动调节，即每按一次“+”参变量加1，每按一次“－”参变量减1。调试后的参变量值要写入EEPROM尽力照顾起来，下次上电后直接读取，而不需要每每都设置。

  3.2 电机扼制板块的调整

  电机扼制板块的主邀功能也是整个儿系统的主邀功能，即收缴扼制信号，依据扼制信号执行电机的正反转，完成位移量输出。因为在设定状况开关时有“电流/百分率”之分，因为这个，在绍介该板块时，也将分为电流扼制和开度百分率两类扼制。

  当为电流信号扼制时，其摹拟扼制信号4～20mA的体积对应的是执行机构在零点到满行程范围的位移量的体积。因为零点和行程是可调的，位置反馈器反馈的实际电压值在不一样的零点和行程下是不完全一样的，所以在闭环扼制的比较过程中要施行量纲的一统，都用数码量0～4095表达。反馈器在All位置时为最大值，在0位置时为最小值。Zero是阀门所有关闭时反馈器的实际位置，此时所调节阀门则达到开度的0百分之百；End是某一型号阀门所有敞开时，反馈器的实际位置，此时所调节的阀门则达到其开度的100百分之百。由图6可知，Zero～End是阀门可调试的范围，阀门从整张纸到全关的过程中，反馈器动作的范围是（End～Zero）。反馈器在位置0时对应的参照电压为0V，在位置All时对应的电压值为参照电压+5V。开度反馈值改换为数码量（Now）对应的物理位置为散布图上Now所示。

  用于比较的数码量=（Now－Zero）/（End－Zero）4095。

  那里面，Zero、Now、End作别代表Zero、Now和End的A/D改换值。

  例如在阀门全关处Zero确认为“零点”，即开度为0百分之百，阀门反馈显露为4mA，而实际通过A/D改换时，该处对应的数码量为200；在阀门整张纸处End确认为“全部路程”，即开度为100百分之百，阀门开度反馈显露为20mA，而实际通过A/D改换时，该处对应的数码量为1000。此时用来阀门处位置为Now处，对应的数码量为800。当输入的阀门扼制信号为12mA时，通过A/D改换变为3V，再通过A/D转变为数码量为2448。电机的动作方向要通过扼制信号和反馈信号的比较来确认。即用于比较的数码量=（Now－Zero）/（End－Zero）4095=3069。很表面化3069＞2448，电机反转。

  图7 电液执行机构扼制器的实物图

  当为开度百分率扼制时，若在Zero处明确承认为0百分之百，在End处明确承认为100百分之百，那末阀门如今所处位置 Now表达的开度百分率为：反馈开度百分率=（Now－Zero）/（End－Zero）100。那里面：Now、Zero、End作别代表Now、Zero、End的A/D改换值．例如在阀门全关处Zero确认为“零点”，即开度为0百分之百，阀门反馈定义为4mA，而实际通过A/D改换时，该处对应的数码量为200；在阀门整张纸处End确认为“全部路程”，即开度为100百分之百，阀门开度反馈定义为20mA，而实际通过A/D改换时，该处对应的数码量为1000。此时用来阀门所处位置为Now处，对应的数码量为900。反馈开度百分率=（900－200）/（1000－200）100=87.5（百分之百），当输入阀门开度百分率为60时，表面化87.5＞60，电机反转。实际上物图和主要参变量及其调整最后结果如图7和表1所示。

  表1 主要参变量及其调整最后结果

  4 总结语

  此预设中，扼制器采取的是性价比较高的AVR单片机代替传统的摹拟仪表作为扼制中心，因此成功实现对阀门运行速度的非常准确扼制。该电液执行机构认为合适而使用ATmega16L智能扼制器，其锐敏度较高、操作灵活、响应速度快、抗干扰性强；针对于暴发性的停电或泵停办公、油管或水管、气管儿内里萌生的水锤现象等，认为合适而使用液态晶体显露技术，继续往前减损水锤冲击。针对阀门运转速度在不一样阶段的变动事情状况，扼制器能够对马达的转速施行非常准确的扼制。该预设已投产运用，性能牢稳，合乎工业需要。

不锈钢阀门  参照文献：

  ［1］纪志刚．电液执行机构的研讨［D］．大连：大连理工大学，2006．

  ［2］俞宏兴．DDYZ-55型电子式电液执行机构的独特的地方及应用［J］．管道技术与设施，2002，21（3）：21-22．

  ［3］罗真，朱斌，蒋志良．DYZⅡ型电液执行机构在加热炉扼制系统中的应用［J］．燃料化工半自动化，2001，3（3）：53．

  ［4］杨秀英，徐云鹏．利用计算机技术成功实现对电液伺服阀的扼制［J］．液压与气动，2009，12（12）：41．

  ［5］张庆思，王克成，李福云．电动执行机构传交函数的研讨［J］．半自动化仪表，2007，28（4）：67．

  ［6］李纪红，赵辉，王红君，等．总线型智能电动执行机构预设［J］．天津市理工大学学报，2009，25（4）：16．

  ［7］徐爱钧，彭秀华．单片机的C语言应用手续预设［M］．北京：北京航空航天大学出版社，1999：87-90；101-109．

  ［8］王晓明，王玲．马达的DSP扼制［M］．北京：北京航空航天大学出版社，2004，15．

  ［9］李华．MCS-51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，2001：96-132；203-209；588-593．