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數字電液比例控制器的總線

更新時間:2017-05-02點擊次數:1273

基于PROFIBUS-DP工業現場總線的智能數字電液比例控制器的特點是:數字化、智能化、網絡化。

1.系統硬件組成

數字電液比例控制器基本結構框圖如圖86所示。

數字電液比例控制器基本結構框圖

(1)核心單元。控制器核心單元采用微芯科技的DSP-dsPIC6012A控制整個程序和實現閉環控制。處理器工作速度高達30MIPS,可以有效縮短閉環控制周期。內部集成4K的EEPROM可以存放放大器的特殊數據(配置、參數、給定值選擇),處理器還集成了144KB的閃存程序存儲器以及8KB的數據存儲器。

(2)輸入量接口模塊。控制器的輸入量主要有:執行元件的位置(或速度、轉速)信號、執行元件的壓力信號、比例電磁鐵的電流采樣反饋信號等。數字式傳感器所輸出的數字量經光電隔離處理后通過I/O輸入DSP。模擬量輸人信號經過信號匹配電路轉化為0~5V的與dsPIC6012A的12位A/D口匹配的電壓后進行采樣。

(3)輸出量接口模塊。數字控制放大器帶有兩路驅動比例電磁鐵的輸出接口,用于控制比例閥電磁鐵。輸出控制信號采用PWM方式,使用dsHC6012A的輸出比較模塊實現。功率輸出電路原理圖如圖87所示。

功率輸出電路原理圖

(4)網絡接口模塊。控制器帶有PROFIBUS-DP總線的網絡接口以及RS485接口。隨著PROFIBUS現場總線的廣泛應用,開發具有PROFIBUS-DP總線接口的產品已是一種趨勢。采用PROFIBUS-DP技術的數字控制比例放大器可以實現在線參數設定、故障診斷、自動報警和故障在線排除等功能,同時,借助于PROFIBUS現場總線技術,實現車間級和廠級的網絡控制。

DP接口使用西門子的PROFIBUS-DP集成芯片SPC3。使用該協議芯片開發產品拋開了復雜的通信協議,只需要較少的軟件工作。PROFIBUS-DP接口電路包括兩部分:①DSP與SPC3的連接;②SPC3與D型9針接口的連接。DP接口采用RS485串行通信方式。RTS為SPC3的請求發送信號,連接到收發器的輸出使能端。RXD和TXD分別為串行接收和發送端。為提高抗干擾性接口部分在電氣上采取了隔離。總線驅動芯片選用了TI公司的SN7LSl76。RTS的光電隔離采用6Nl37。TXD和RXD通道電氣隔離采用HCPL7101。

(5)人機交互接口。人機接口液晶選用的是金鵬公司的OCMJ中文160×80的模塊。按鍵采用的是開關式按鍵。威斯特(上海)傳感器儀表有限公司

2.系統軟件

系統使用模塊化編程,軟件可靠,通用性強且便于擴展與修改。控制軟件總體結構圖如圖88所示。

控制軟件總體結構圖

3.實驗

(1)控制性能試驗。將控制器用于如圖89所示的單通道位置控制液壓系統中進行試驗,測得控制器單軸伺服周期接近100µs,位置穩態控制精度可達±0.05mm。系統在恒定負載條件下的響應曲線如圖90所示。穩定時間約為200ms,幾乎沒有超調量。

單通道位置控制液壓系統圖_恒定負載條件下的響應曲線

(2) DP總線通信試驗。將控制器與西門子S7-300系列的CPU315-2DP組網,設定CPU315-2DP的站地址為1,控制放大器的站地址為3。

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