一種步進式電機調(diào)節(jié)閥的控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種步進式電機調(diào)節(jié)閥的控制系統(tǒng)，包括主控計算機機構(gòu)、數(shù)據(jù)采集機構(gòu)、步進電機驅(qū)動機構(gòu)、顯控機構(gòu)和電源；主控計算機機構(gòu)包括PC104總線以及與其連接的緩沖寄存器和雙口RAM；數(shù)據(jù)采集機構(gòu)包括數(shù)據(jù)采集卡以及與其連接的模擬接口和數(shù)字接口；步進電機驅(qū)動機構(gòu)包括電機和與其連接的步進電機驅(qū)動板；顯控機構(gòu)包括PC104控制模塊以及與其連接的鍵盤與鼠標、顯示屏；電源分別與數(shù)據(jù)采集卡、模擬接口、數(shù)字接口、PC104控制模塊和步進電機驅(qū)動板連接。本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)步進電機的高精度細分，實現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的高精度控制；具有較強的兼容性與通用性，拓展性較強，能夠自由實現(xiàn)用戶對調(diào)節(jié)閥的功能要求。
【專利說明】
一種步進式電機調(diào)節(jié)閥的控制系統(tǒng)
技術(shù)領域
[0001]本實用新型屬于一種調(diào)節(jié)閥控制系統(tǒng)，具體涉及一種步進式電機調(diào)節(jié)閥的控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]調(diào)節(jié)閥常用于調(diào)整化工工藝管道中的物料流量或其壓力，從而保證生產(chǎn)設備的運行工況處于額定狀態(tài)。然而，某些特殊化工設備的生產(chǎn)性能會受工藝管道中流體參數(shù)的變化而發(fā)生較大的變化，因此此類設備所用的調(diào)節(jié)閥必須能夠?qū)崿F(xiàn)自動化且具有較高控制精度。
[0003]目前調(diào)節(jié)閥通常采用步進電機作為其執(zhí)行機構(gòu)，而此類閥門電機的控制器則會采用PLC或單片機作為其控制中樞。然而，此類控制系統(tǒng)的處理能力較低，無法實現(xiàn)步進電機的高精度細分，因此也無法實現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的高精度控制。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點而提出的，其目的是提供一種步進式電機調(diào)節(jié)閥的控制系統(tǒng)。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案是:
[0006]—種步進式電機調(diào)節(jié)閥的控制系統(tǒng)，包括主控計算機機構(gòu)、數(shù)據(jù)采集機構(gòu)、步進電機驅(qū)動機構(gòu)、顯控機構(gòu)和電源;所述主控計算機機構(gòu)包括PC104總線以及分別與PC104總線通過數(shù)據(jù)總線連接的緩沖寄存器和雙口 RAM;所述數(shù)據(jù)采集機構(gòu)包括數(shù)據(jù)采集卡以及分別與數(shù)據(jù)采集卡通過數(shù)據(jù)總線連接的模擬接口和數(shù)字接口，數(shù)據(jù)采集卡與緩沖寄存器和雙口RAM均通過數(shù)據(jù)總線連接;所述步進電機驅(qū)動機構(gòu)包括電機和與電機連接的步進電機驅(qū)動板;所述顯控機構(gòu)包括PC104控制模塊以及分別與PC104控制模塊通過數(shù)據(jù)總線連接的鍵盤與鼠標、顯示屏;PC104控制模塊通過數(shù)據(jù)總線分別與步進電機驅(qū)動板和PC104總線連接;所述電源通過電源線分別與數(shù)據(jù)采集卡、模擬接口、數(shù)字接口、PC104控制模塊和步進電機驅(qū)動板連接。
[0007]本實用新型的有益效果是:
[0008]本實用新型采用處理能力較強的PC104總線技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)步進電機的高精度細分，從而實現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的高精度控制;且具有較強的兼容性與通用性，可以作為各類步進電機調(diào)節(jié)閥的控制系統(tǒng);使用全數(shù)字技術(shù)，其后期的可拓展性較強，能夠自由實現(xiàn)用戶對調(diào)節(jié)閥的功能要求。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]其中:
[0011]I 主控計算機機構(gòu)2數(shù)據(jù)采集機構(gòu)
[0012]3步進電機驅(qū)動機構(gòu)4顯控機構(gòu)
[0013]5電源6PC104 總線
[0014]7緩沖寄存器8雙口 RAM
[0015]9數(shù)據(jù)采集卡10模擬接口
[0016]11數(shù)字接口12電機
[0017]13PC104控制模塊14鍵盤與鼠標
[0018]15顯不屏16電源線
[0019]17數(shù)據(jù)總線18步進電機驅(qū)動板。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合說明書附圖及實施例對本實用新型一種步進式電機調(diào)節(jié)閥的控制系統(tǒng)進行詳細說明:
[0021]如圖1所示，一種步進式電機調(diào)節(jié)閥的控制系統(tǒng)，包括主控計算機機構(gòu)1、數(shù)據(jù)采集機構(gòu)2、步進電機驅(qū)動機構(gòu)3、顯控機構(gòu)4和電源5 ；
[0022]所述主控計算機機構(gòu)I包括PC104總線6以及分別與PC104總線6通過數(shù)據(jù)總線17連接的緩沖寄存器7和雙口 RAM8;主控計算機機構(gòu)I主要完成對數(shù)據(jù)采集機構(gòu)2所提供的數(shù)據(jù)、控制律計算，以及完成對步進電機驅(qū)動機構(gòu)3及顯控機構(gòu)4的通信、故障檢測等功能。
[0023]所述數(shù)據(jù)采集機構(gòu)2包括數(shù)據(jù)采集卡9以及分別與數(shù)據(jù)采集卡9通過數(shù)據(jù)總線17連接的模擬接口 10和數(shù)字接口 11，數(shù)據(jù)采集卡9與緩沖寄存器7和雙口 RAM8均通過數(shù)據(jù)總線17連接;數(shù)據(jù)采集機構(gòu)2主要完成電機運動數(shù)據(jù)、壓力信號的采集與處理等功能;所述的模擬接口 10用于接收O至1V由壓力計所傳送的電壓信號;所述的數(shù)字接口 11用于接收閥體處于全開或全開位置時限位開關所傳送的電流信號。
[0024]所述步進電機驅(qū)動機構(gòu)3包括電機12和與電機12連接的步進電機驅(qū)動板18;步進電機驅(qū)動板18采用型號為TMCM-035高分辨率步進電機驅(qū)動板，完成與主控計算機機構(gòu)I的通信，完成對電機12的驅(qū)動及安全保障等功能。
[0025]所述顯控機構(gòu)4包括PC104控制模塊13以及分別與PC104控制模塊13通過數(shù)據(jù)總線17連接的鍵盤與鼠標14、顯示屏15;PC104控制模塊13通過數(shù)據(jù)總線17分別與步進電機驅(qū)動板18和PC104總線6連接;顯控機構(gòu)4完成人機交互界面顯示和操作功能。
[0026]所述電源5通過電源線16分別與數(shù)據(jù)采集卡9、模擬接口1、數(shù)字接口 11、PCl 04控制模塊13和步進電機驅(qū)動板18連接；
[0027]所述的電源5采用標準交流220￥轉(zhuǎn)為直流2狀、12￥、5￥，并通過電源線16為系統(tǒng)中各部分供電；其中，24V供電端口為步進電機驅(qū)動板18供電，12V供電端口為顯控機構(gòu)4供電，5V供電端口為主控計算機機構(gòu)1、數(shù)據(jù)采集機構(gòu)2供電。
[0028]所述PC104控制模塊13的型號為PMI2。
[0029]本實用新型的使用方法:
[0030](i)將壓力計信號通過數(shù)據(jù)線引入數(shù)據(jù)采集機構(gòu)2的模擬接口 10，將閥門限位開關信號通過數(shù)據(jù)線引入數(shù)據(jù)采集機構(gòu)2的數(shù)字接口 11，將步進電機12與步進電機驅(qū)動板18相連接；
[0031]( ? )通過電源5向系統(tǒng)各部件供電；
[0032](m)通過步進電機驅(qū)動板18，使閥門閥芯由全關位置走向全開位置，以獲得兩次限位開關的信號，最終得到閥芯運動全程電機12所需的脈沖數(shù)量；
[0033](iv)在已獲得閥芯運動全程電機12所需的脈沖數(shù)量的基礎上對閥芯步數(shù)進行劃分，并將步進電機驅(qū)動板18每次向電機12提供的脈沖數(shù)量提供至控制部分并予以記錄；
[0034]( V )將由數(shù)據(jù)采集機構(gòu)2所獲得的壓力計信號傳送至主控計算機機構(gòu)I，并將該電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，從而處理并在顯示器15上顯示得到壓力計的示數(shù)；
[0035](vi)通過鍵盤與鼠標14設定壓力目標值，并將該數(shù)值與實時測量所得壓力值進行對比和計算，利用PID閉合反饋控制方法，對電機12進行自動控制；
[0036I (vii)通過修正PID控制系數(shù)，從而獲得最優(yōu)的電機12運動參數(shù)，最終實現(xiàn)管道壓力的穩(wěn)定。
[0037]本實用新型采用處理能力較強的PC104總線技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)步進電機的高精度細分，從而實現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的高精度控制;且具有較強的兼容性與通用性，可以作為各類步進電機調(diào)節(jié)閥的控制系統(tǒng);使用全數(shù)字技術(shù)，其后期的可拓展性較強，能夠自由實現(xiàn)用戶對調(diào)節(jié)閥的功能要求。
【主權(quán)項】
1.一種步進式電機調(diào)節(jié)閥的控制系統(tǒng)，包括主控計算機機構(gòu)(I)、數(shù)據(jù)采集機構(gòu)(2)、步進電機驅(qū)動機構(gòu)(3)、顯控機構(gòu)(4)和電源(5);其特征在于:所述主控計算機機構(gòu)(I)包括PC104總線(6)以及分別與PC104總線(6)通過數(shù)據(jù)總線(17)連接的緩沖寄存器(7)和雙口RAM(S);所述數(shù)據(jù)采集機構(gòu)(2)包括數(shù)據(jù)采集卡(9)以及分別與數(shù)據(jù)采集卡(9)通過數(shù)據(jù)總線(17)連接的模擬接口(10)和數(shù)字接口(11)，數(shù)據(jù)采集卡(9)與緩沖寄存器(7)和雙口RAM(8 )均通過數(shù)據(jù)總線(17 )連接;所述步進電機驅(qū)動機構(gòu)(3 )包括電機(12 )和與電機(12 )連接的步進電機驅(qū)動板(18);所述顯控機構(gòu)(4)包括PC104控制模塊(13)以及分別與PC104控制模塊(13)通過數(shù)據(jù)總線(17)連接的鍵盤與鼠標(14)、顯示屏(15);PC104控制模塊(13)通過數(shù)據(jù)總線(17)分別與步進電機驅(qū)動板(18)和PC104總線(6)連接;所述電源(5)通過電源線(16)分別與數(shù)據(jù)采集卡(9)、模擬接口(10)、數(shù)字接口(11)、PC104控制模塊(13)和步進電機驅(qū)動板(18)連接。
【文檔編號】G05B19/042GK205644169SQ201620424873
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】劉巍, 王春巖, 韓莉果, 周永勝, 郭子學, 李德鑫
【申請人】核工業(yè)理化工程研究院