一種基于ARM的智能液壓閥門控制器

劉 紅

（吉安市高級(jí)技工學(xué)校，江西 吉安343009）

在液壓閥門控制器的研究和發(fā)展中，如何更有效的實(shí)現(xiàn)制動(dòng)是迫切需要解決的問題。在開啟和關(guān)閉控制過程中的控制精度，直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量的問題。

針對(duì)目前市場(chǎng)上使用的液壓閥門控制器存在的體積龐大、控制精度較低，難于現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定和維修等問題。我們采用先進(jìn)的信息化處理技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種基于ARM的液壓閥門定位器控制系統(tǒng)，滿足了液壓閥門控制器的開啟、關(guān)閉精度。這對(duì)于形成我國自己生產(chǎn)的新型智能電動(dòng)閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)品具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 基本原理

該系統(tǒng)采用低功耗ARM9 S3C2410為控制電路的核心，工作時(shí)，通過HART通信模塊先輸入設(shè)定的閥門開度電流信號(hào)，工作開始后該信號(hào)通過JTAG調(diào)試電路與液壓閥門控制器反饋的實(shí)際開度信號(hào)進(jìn)行比較,通過參數(shù)整定算法調(diào)節(jié)偏差和偏差變化率信號(hào),輸出相應(yīng)寬度的脈沖信號(hào),控制電磁閥的開啟和關(guān)閉,從而實(shí)現(xiàn)液體的精確輸出。

本液壓閥門控制器為典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)控制原理如圖1所示。

圖1 閥門控制系統(tǒng)原理框圖

1.2 硬件系統(tǒng)基本組成

硬件系統(tǒng)基本組成如圖2所示。它包括控制電路的核心32位ARM微處理器S3C2410，JTAG調(diào)試電路，光耦驅(qū)動(dòng)電路，LCD顯示，信號(hào)反饋、溫度、復(fù)位電路、I/V轉(zhuǎn)換電路等接口以及電源部分組成。

在閥位控制電路中，設(shè)計(jì)了一個(gè)開度電位器輸出的0.5－4.5V直流信號(hào)來代表閥門開度的位置信號(hào)，因此，對(duì)這一位置信號(hào)的采樣過程，將直接影響到閥門開度的控制精度。為了消除這一信號(hào)過程中的高頻干擾，提高控制精度，我們采用數(shù)字濾波方法來實(shí)現(xiàn)。

2 軟件功能和算法的實(shí)現(xiàn)

本液壓閥門控制器的參數(shù)整定包括零點(diǎn)、行程和靈敏度的參數(shù)整定。采用12位的A/D轉(zhuǎn)換器來完成正定參數(shù)的調(diào)整。，其分辨率為1/4096。本系統(tǒng)把各相對(duì)值統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為單位是0.00025的數(shù)字進(jìn)行比較。

在軟件編程中，我們把零點(diǎn)調(diào)整的25﹪，按零點(diǎn)值范圍為0～1023換算處理，而反饋電位器的電壓變換范圍按0－4095進(jìn)行處理。在控制過程中還需加入靈敏度調(diào)節(jié)，滿足零點(diǎn)值和反饋值相等而使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)的條件。

為了防止系統(tǒng)振動(dòng)，本協(xié)議、本系統(tǒng)設(shè)定的靈敏度可調(diào)整范圍是0～0.5%。即開度值和遠(yuǎn)程給定值的差值在0.5%的變化范圍內(nèi)認(rèn)為開度值與給定值一致。在軟件編程中我們將000H～0FFFH,即0～4095表示對(duì)應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換值，通過公式PROP=PROP×40/4095實(shí)現(xiàn)靈敏度A/D的轉(zhuǎn)換，簡(jiǎn)化了計(jì)算步驟。

在零點(diǎn)調(diào)整基礎(chǔ)之上同時(shí)還需要進(jìn)行行程調(diào)整，調(diào)整范圍是20%～100%，換算處理后數(shù)值范圍是819－4096，對(duì)應(yīng)于開度值20%～100%。系統(tǒng)設(shè)計(jì)了液晶顯示器，可以通過液晶顯示行程調(diào)整的過程。

3 小結(jié)

這種基于ARM的智能液壓閥門電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以ARM核32位嵌入式RISC微處理器為核心，采用改進(jìn)的整定參數(shù)算法滿足了液壓閥門控制器的開啟、關(guān)閉精度。與傳統(tǒng)的液壓閥門電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相比，控制的精度、可靠性得到了進(jìn)一步提高。實(shí)際應(yīng)用表明，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

［1］錢榮，趙志斌.閥門電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中檢測(cè)模塊的設(shè)計(jì)[J].閥門，2013（2）：8-10.

［2］施愛平，沈今括.基于PROFIBUS-DP總線的智能閥門電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓，2009,37（11）：154-156.

［3］鄭文杰.基于HART協(xié)議的智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2007（2）：12-15.

［4］張雅潔，張自強(qiáng).基于ARM的煤礦井下供水智能控制系統(tǒng)[J].科技視界，2015（2）：253-254.

［5］車金剛.淺談電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)展和典型故障處理[J].科技視界，2015（2）：343-344.