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一种智能型伺服放大器的设计

发布于:2007-03-27 17:59:27 来自:电气工程/工业自动化 [复制转发]
摘 要:介绍阀门控制电动执行机构中的FCF-1智能伺服放大器的功能、构成及电路原理,并对放大器的软件框图作了剖析,对使用的元器件电路性能也作了简要介绍。
关键词:单片机;电动执行器;位置反馈;A/D转换

1 FCF-1伺服放大器基本功能
  1)给定输入:输入来自计算机、调节器或手操器的给定信号(一般为4~20mA的直流电流)。2)阀位输入:来自执行器阀门开度的位置反馈信号(一般为4~20mA)。3)阀位增加输出:使正转固态继电器打开,伺服电机正转。4)阀位减小输出:使反转固态继电器打开,伺服电机反转。5)输入断路保护:当给定输入电流IN或位置反馈电流WF的值小于3mA或断线时,面板上黄灯点亮报警,同时,系统切断总电源并送出抱闸信号和报警接点信号。6)输出短路保护:当固态继电器输出发生故障短路时,红灯点亮报警,系统切断总电源并且送出抱闸信号。7)输出开路保护:当固态继电器输出发生故障开路时,绿灯闪烁报警。8)死区调整功能:如执行器在平衡点振荡,可将死区调大(比如将拨码开关‘1’拨到‘ON’的位置时,‘2’、‘3’、‘4’为不变,则死区为满量程的1.5%)。
2 基本构成及电路原理
2.1 信号采集及运算电路的构成及原理
  此部分电路包括单片机AT89C2051,多路模拟开关CD4051,A/D转换器ADC0804等(图1)。

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  • 会飞的海豚
    3.1 信号采集程序框图
      信号采集程序应用于2051-1。初始化是给2051-1的各端口及各寄存器设置一个初始状态,例如P3.1=1,P3.2=0,P3.3=0,表示将P3口的此三位分别设为
    高、低、低电平,这样一开始不能有信号报警,也不能有正转、反转信号输出。CD4051多路开关的通道号由P3.5、P3.7选取,假如为‘00’,表示选中0号通道,同理,‘01’、‘10’、‘11’分别为1号、2号、3号通道。P3.0先“0”而后‘1’表示输出一个正脉冲用以启动A/D转换。A/D转换后来自0通道的8位二进制数送到P1口,它是由我们设定的死区范围值。不同的设定将改变变量a1、a2、a3的参数。通道号变为1时,P1口的值为X,它是伺放的给定信号,如X<48(电流值<3.7mA),说明信号可能是断开的,这时,P3.1=0,给出开路报警信号。如X>48,说明信号正常,采集通道2的Y值,它即为位置反馈的值,同样程序判断其小于或大于48来转到报警或下一步;以|X-Y|判断给定与位反的差值,如小于设定的死区范围,伺放将给出停机信号,只有|X-Y|>a,才判断是X大还是Y大来决定正转还是反转。
    3.2 保护程序框图
      保护程序加在2051-2上,初始化程序与上述相同。P3.0是正转固态继电器有信号输出的标志,‘0’有效。P3.1来自2051-1的P3.2,是正转信号,‘1’有效。程序中取P3.0与P3.1的值进行判断,假如它们都为‘1’,说明有正转给定而无正转输出,显然是输出开路,P1.6=1,即给出开路报警信号。假如P3.0与P3.1都为‘0’,说明无正转给定而有正转输出,显然是输出短路,P1.7=1输出报警,同时,P3.7=0,启动保护继电器动作。P3.0与P3.1的值如果相异时,放大器运行正常。
      P3.2是反转固态继电器有信号输出的标志,‘0’有效。P3.3来自2051-1的P3.3,是反转信号,‘1’有效。程序中取P3.3与P3.2的值进行判断,判断的方法与动作的结果与取P3.0与P3.1的值的情况相同。
    2007-03-27 18:03:27

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  • 会飞的海豚
    图3
    2007-03-27 18:02:27

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