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一、 前言
進入近幾十年，機電類產(chǎn)品的設計有一個明顯的現(xiàn)象，大量的計算機控制被引入到機電控制之中來。有的是基于16位、32位的單片機控制，有的是基于ARM或者DSP控制，有的是基于工業(yè)控制計算機加載板卡的控制等等。本文介紹的控制系統(tǒng)是一個基于研華工業(yè)主板加載性價比較高的ISA板卡組成的控制系統(tǒng)。本控制系統(tǒng)的目的為控制一個油路的壓力以實現(xiàn)給外在系統(tǒng)一個準確的驅(qū)動力，要求此驅(qū)動力是一個連續(xù)變化的參數(shù)，并不是離散固定的幾個數(shù)值。同時，在相應的驅(qū)動力的作用下，電機的轉(zhuǎn)速要可以調(diào)節(jié)。在控制界面上，要求通過壓力、轉(zhuǎn)速、負載等參數(shù)，實時計算出相應參數(shù)的變化?；谝陨弦?，擬采用如下的控制方案（圖1）：
圖1 控制方案
對于電機的調(diào)速控制，擬采用變頻器來實現(xiàn)。這樣使用一個簡單的開環(huán)控制就可以達到一個相對準確的控制。在本系統(tǒng)中，目標物的***運動速度為2m/s，因此需要加入減速器，而油路的壓力變化為了力求控制的***，需要引入一個負反饋的信號。
二、 系統(tǒng)的構建
根據(jù)這個系統(tǒng)的要求，輸入信號為：壓力信號、限位信號、開關信號量、溫度信號。輸出信號為：壓力變化信號、油路換向信號、開關信號等。系統(tǒng)構成圖如圖2所示：
其中，油路壓力的變化采集使用匯邦公司的HB型壓力變送器，其為一個電流變化信號，量程為 0~6.3MPa，產(chǎn)生的電流變化范圍為4.02mA~20mA，使用研華pcl-711b采集。開關類的信號的采集和發(fā)出采用研華pcl-725。對于油路壓力的控制使用ATOS公司的KZGO先導式比例減壓閥，對先導式比例減壓閥的控制使用配套的EMIAC插頭式電子放大器，通過0-10v的直流電壓控制，具體的控制曲線將在下文介紹。0-10v的直流電壓的產(chǎn)生，使用研華PCL-728數(shù)據(jù)采集卡產(chǎn)生。對油路的溫度的控制通過溫控表實現(xiàn)加熱和降溫的控制。工控機的軟件使用三維力控組態(tài)軟件控制。
圖2 系統(tǒng)構成圖
三、 硬件部分設計使用
設定好了基本的系統(tǒng)相互控制關系，下面來詳細的說明系統(tǒng)的使用和各個元器件的使用方法注意事項。
1、 油路控制部分
油路控制部分的控制路線為：匯邦公司的HB型采用壓力變送器送到ISA板卡pcl-711b，工控機采集進行軟件控制，之后輸出到ISA板卡PCL-728，到插頭式電子放大器，到先導式比例減壓閥，油壓變化反應在油路中的匯邦公司的HB型采用壓力變送器，這樣構成一個閉環(huán)的油路壓力控制系統(tǒng)。這部分控制系統(tǒng)是整個系統(tǒng)控制的最關鍵的部分，直接影響了系統(tǒng)使用的精度。
ATOS公司的KZGO先導式比例減壓閥，是一個根據(jù)油路的***壓力來進行壓力比例控制的減壓閥，其控制曲線如圖3。其特點是使用簡單方便，控制精度高，根據(jù)油路的壓力成比例的調(diào)節(jié)，控制方便，使用配套的EMIAC插頭式電子放大器直接輸入0-10v的電壓就可以進行控制。配套的EMIAC插頭式電子放大器的接線方法如圖4所示。EMIAC插頭式電子放大器需要外接直流24v電壓單獨供電。例如，系統(tǒng)油路的***壓力為3MPa，那么對應的0-10v的壓力就是當輸入控制電壓為10v時，產(chǎn)生的系統(tǒng)壓力為3MPa。當輸入控制電壓為5v時，產(chǎn)生的系統(tǒng)壓力為1.5MPa。
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