单片机在阀门控制系统中的应用--中国期刊网

字体：大中小

首页> 论文库> 正文

单片机在阀门控制系统中的应用

发表时间：2020/8/19 来源：《基层建设》2020年第10期作者：金志远蔡飞叶惠智马向东王以余徐尧根纪

[导读] 摘要：简要介绍了微处理器驱动的真空阀的工作原理，并描述了具体的硬件和软件实现方法。

        1.欧拉姆阀门科技有限公司浙江温州 325105；2.浙江富铭工业机械有限公司浙江台州 317000；3.浙江万胜智能科技股份有限公司浙江台州 317200；4.浙江星星冷链集成股份有限公司浙江台州 318000；5.永嘉京阀阀门有限公司浙江温州 325105；6.金博阀门集团股份有限公司浙江台州 317605；7.浙江华驰阀门有限公司浙江温州 325200
        摘要：简要介绍了微处理器驱动的真空阀的工作原理，并描述了具体的硬件和软件实现方法。阀门控制系统采用真空线性加速系统BEPCII。该系统选择了一个冷却流量计作为真空传感器，可以同时测量8个信号。该控制系统允许低容量、高效率的多通道控制。低成本特性。
        关键词：单片机；阀门控制系统；应用；
        前言：微处理器是一种可编程设备，它将中央处理器(CPU)的硬件、数据存储器的RAM、程序存储器的ROM和输入/输出集成在一个芯片上。通过相应的软件编程，可以实现最初使用非常复杂的模拟和数字电路实现的功能。在20世纪90年代之前，阀门的电动执行机构主要由机械部件组成。随后，随着电控技术的发展，特别是微处理器技术在执行器中的应用越来越多，执行器逐渐发展为非侵入性设计智能，最终发展为更功能性智能。单片机技术的应用在阀门系统的升级中起着至关重要的作用。
        1 阀门控制系统概述
        1.1 需要区段阀门控制系统的原因
        由于加速器的长度为200米，微波和真空装置(特别是高压陶瓷)的数量众多，运行时间长，陶瓷裂纹有时会导致真空泄漏。如果截面阀没有及时关闭。整个加速器可以暴露在大气中几分钟，从而破坏电子枪的栅极、速调管的陶瓷窗口和离子泵。从发现问题到施工现场，没有时间手动关闭阀门。为了最大限度地减少真空泄漏造成的损失，需要一个控制系统来控制截面上的真空，并在适当的时候自动关闭阀门。因为阀门会自动关闭。保护其他部分的真空。维修人员可以检测泄漏并修复损坏的部件，以尽量减少设备损失和真空回收时间。
        1.2 真空区段阀连锁保护的设计原理
        研制了一种用于电子枪控制的真空阀控制装置，共6个截面，7个金属截止气缸。开/关信号指示控制室空载段阀门的开/关状态。控制原理是使用冷却流量计作为真空传感器。当在真空的科室之一,每节下到设定值变化的模拟信号会关闭。因此,每节气阀被完全关闭和锁和真空中的其他部分被保留，等待维护。
        1.3 单片机技术在执行机构中的早期应用阶段
        早期阀门控制系统控制原理比较简单:限速装置主要控制和保护副阀不受扭矩的机械指令，指令业务开启和关闭控制箱。按控制方式可分为开关型和稳压型两种。开关型主要从控制系统开关接收测量信号，通常工作在通或关位置;调节阀主要接收来自控制系统的模拟信号，并可以根据模拟量连续定位，以驱动阀门在任何位置。调速器型电动执行机构主要为ddZ-III型仪表，采用4-20mA模拟量控制阀门开度，并根据模拟信号连续定位。一种典型的设计方法是利用伺服放大器将量化的模拟信号与控制系统的预测器本身的位置进行比较，两者之间的差异大于区域脱模，发动机控制器控制驱动器的方向非常小。但伺服放大器多为模拟电路，存在调试困难、零浮力、热浮力、抗干扰能力差等固有缺陷。
        2 真空阀门控制系统概述
        2.1 真空阀门控制系统的硬件结构
        传感器由冷计数器和支撑式真空计数器组成。真空量规将真空度转换为0 - 10V的模拟信号，作为阀门调节器的输入信号。硬件系统的输入电路是一个多通道高阻抗跟踪器，接收真空表的模拟输出信号。开关的高阻抗电压跟随设备的高输入阻抗和低输出阻抗，精度高。微处理器的输入端和输出端可以直接操作，从而减少中间环节。主处理器是AT89C51单片机。AT89C5I是一种低压高性能CMOS8位微处理器，闪存20K。随机存取数据存储器(RAM) 256K字节，使用mcs51控制系统，在通用编程模式下，适用于机载应用系统。低驱动电压的多通道固态SSR继电器。光电绝缘、抗干扰、寿命长。该系统集成在安装在底盘上的两个电路板上，前面板上安装了阀门触发指示器，手动激活，在关闭时以“手动”模式激活，允许手动切换阀门。操作是在“自动”模式下进行的，阀门由系统自动控制，无需人工干预。后面板的出口由一个带有多个芯棒的架空插座提供，该插座带有一个控制阀，并连接到中央控制室进行取样检查。由于高度的集成，机箱紧凑而便宜。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

        2.2 硬件设计
        以8251单片机的P1端口为数据输入端口，将P1.0 - P1.7端口的数据收集并发送到蓄电池A进行比较。当输入级别从P1.0到P1.7为“1”时，表示每个部分的真空良好。“开阀”阀门用于从P1端口循环收集数据。当输入级别P1.0到P1.7为“0”时，这意味着给定部分的真空不好，“关闭阀门”子程序运行并发出“关闭阀门”命令。一段时间后，再次比较收集到的数据，如果级别“0”仍然存在，则不要返回到子过程“阀门开启”，并保持“阀门关闭”的顺序。外部电路可以直接使用端口P0作为输入输出进行控制。p0- p7端口的输出由“开阀”和“关闭阀”子程序控制。固态SSR继电器阻抗高，无~ 220v，空载阀关闭，阀切换回关闭信号，阀控制面板显示“阀”。同时，阀门控制在“1”级启动，阀门打开，中央控制室计算机显示“1”级。
        2.3 软件设计
        控制软件采用ms -51系列微处理器控制系统和ms -51装配语言。该软件完成了系统的初始设置、模拟量的采集和比较以及控制模块。初始化模块主要完成微处理器系统和外围设备的初始化。模拟量的获取和比较的主要目的是检测空腔变化引起的变化，决定是否中断，并执行停止子程序。控制模块主要通过关闭子程序控制阀门开关。软件的主要过程如下:系统启动后,微处理器和外围均已启动,然后P0、 P1口比较判断数据,中断了外部条件被满足,使阀门、激活和关闭阀门中断服务将被激活。进入循环，报警，等待治疗。
        3 阀门测控系统组成和特点
        3.1 从阀门轴(杆)上直接取得位置信息该系统
        阀杆的上端装有位置同步器。无论阀门是否旋转，阀门的状态都可以直接反映在轨道中心线和编码板上，从而真正检查阀门的状态。指示原阀调节阀位置的信号是通过变速箱传输过程中的多个速度变化(8级)间接获得的，可以通过阀头指示器或控制室的电流表读数获得。通过这种方式，避免了由于齿轮相互作用而产生的累积误差，这些误差不能反映阀门位置的真实状态。电位器的电流信号的变化是驱动轴的旋转电位器的变速机制上面,从而改变可变电阻的值,所以披露阀门位置,实际上只是一个近似值,其精度难以保证。电位器在使用一段时间后，由于接触不良而磨损，信号不正确，导致指示错误。此外，涡轮杆之间存在一定的间隙，使机械针不可靠。通过实验比较，确定阀门位置的信号直接从阀门轴上获得，即在阀门轴上安装传感器。
        3.2 利用单片机高速运算功能实时监控阀门状态
        当阀门打开/关闭时，阀门停止。当阀的过载板不旋转时，应指示机电电流。微处理器立即指示电机以一定角度倒转，然后将电机向前旋转到其位置(上电流停止)。当电机不合拍时，在适当的位置停止。当手动阀超过10度时，微处理器启动，阀门自动停止。在上述四种情况下阀门停止前，微处理器发出制动倒转指令(发动机转角倒转)。当阀门的初始状态得到保证时，涡轮/阀杆之间的紧齿(两阶段减速)被间歇式齿轮所取代，使离合器的手动操作更加容易。
        3.3 使用单片机通讯与多机通讯下位机归一化技术
        该系统采用串行通信标准RS485，允许通信距离为2000米，吞吐量为9600波特。下部机器装有89C2051微处理器。上面的机器可以是微处理器或PC。当89C2051单片机作为高级机器使用时，它通常是单个远程控制，当PC作为高级机器使用时，它是多台计算机的组控制。
        结束语：
        真空阀控制采用集成微处理器设计技术，广泛应用于加速器技术领域。该系统可以控制加速器的真空，并对其进行智能控制。
        参考文献：
        [1]任阳. 变频调速在智能电动执行机构控制部分的研究[J].科技信息，2012（7）：226-226.
        [2]池浩东. 电动执行机构控制系统设计[D].西安电子科技大学，2015.
        [3]董启伟. 基于全电子式转矩保护的电动执行机构控制器研究[D].山东大学，2015.
        [4]杜耀华.读写保护与软件抗干扰措施[J].单片机与嵌入式系统应用，2002，10：75
        [5]李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京航空航天大学出版社，1998，4：187—188