一、 前言 進入近幾十年，機電類產(chǎn)品的設(shè)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(yīng)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(yīng)參數(shù)的變化。基于以上要求，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，目標物的最大運動速度為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精確，需要引入一個負反饋的信號。 二、 系統(tǒng)的構(gòu)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(guān)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(guān)信號等。系統(tǒng)構(gòu)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(guān)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(dǎo)式比例減壓閥，對先導(dǎo)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(gòu)成圖 三、 硬件部分設(shè)計使用 設(shè)定好了基本的系統(tǒng)相互控制關(guān)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(dǎo)式比例減壓閥，油壓變化反應(yīng)在油路中的匯邦公司的HB型采用壓力變送器，這樣構(gòu)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(guān)鍵的部分，直接影響了系統(tǒng)使用的精度。 ATOS公司的KZGO先導(dǎo)式比例減壓閥，是一個根據(jù)油路的最大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)油路的最大壓力為3MPa，那么對應(yīng)的0-10v的壓力就是當(dāng)輸入控制電壓為10v時，產(chǎn)生的系統(tǒng)壓力為3MPa。當(dāng)輸入控制電壓為5v時，產(chǎn)生的系統(tǒng)壓力為1.5MPa。 圖3 先導(dǎo)式比例減壓閥曲線 圖4 插頭式電子放大器接線 通過ISA板卡PCL-728數(shù)據(jù)采集卡連接插頭式電子放大器就可以在工控機上直接控制先導(dǎo)式比例減壓閥了。PCL-728數(shù)據(jù)采集卡是一款具有2路雙緩沖12位模擬量輸出通道的半長卡。該卡的光隔離器能夠提供500V的隔離（通道與通道及輸入與輸出），以避免板卡及PC被輸出線上的危險電壓損壞。您可以將每個通道的輸出范圍配置為以下值：0到+5V、0到+10V、±5V、±10、0到20mA（sink）或4到20mA電流環(huán)（匯）。其提供了：2路獨立雙緩沖12位模擬量輸出、多種電壓范圍：±10，±5V，0~+5V、0~+10V和4~20mA電流環(huán)（匯），0~20mA（sink）、輸入與輸出之間超過500V（DC）隔離保護、2個便于接線的DB-9接口。 在使用板卡前要對板卡在工控機上的地址進行設(shè)定，避免出現(xiàn)各個板卡間出現(xiàn)地址重疊的現(xiàn)象，使板卡使用出現(xiàn)問題。PCL-728數(shù)據(jù)采集卡是通過計算機的I/O口來控制的，地址的選擇可通過面板上的8位DIP開關(guān)SW1的設(shè)置來設(shè)定。PCL-728數(shù)據(jù)采集卡的有效地址范圍是200到3F8（十六進制），初始默認地址為2CF。本系統(tǒng)中共使用了3個板卡的初始地址分別是初始地址為PCL-728數(shù)據(jù)采集卡為2CF、PCL-725數(shù)據(jù)采集卡為2A8、PCL-711b數(shù)據(jù)采集卡為220，可以看出其是不重疊的可以不用對地址修改。對于PCL-728數(shù)據(jù)采集卡本次使用的是0-10v的電壓，通過板卡上的撥線開關(guān)機型跳線設(shè)計。具體參照說明書。 在將板卡插入計算機之前要先安裝研華的驅(qū)動軟件，之后在插入板卡，打開軟件界面后會有相應(yīng)的型號的選擇，按照提示進行安裝。如圖5： 圖5 a 相應(yīng)驅(qū)動選擇 圖 5 b 型號選擇 PCL-728數(shù)據(jù)采集卡提供2路模擬量輸出通道，每個通道只有一跟連線，輸出電壓值是相對公共地而言。外接懸浮負載連接方法如圖6 ： 圖 6 外接懸浮負載連接方法 匯邦公司的HB型采用壓力變送器的使用是與PCL-711B搭配使用的，圖7為匯邦公司的HB型采用壓力變送器電流與壓力的對應(yīng)變化。產(chǎn)生的電流變化輸入到pcl-711b，通過軟件進行進一步的控制。 圖7 壓力變送器 PCL-711B提供8路單端模擬量輸入通道，當(dāng)測量一個電壓信號時，將信號源一端接入到一個輸入端子上，信號源另一端接到地端子上。例如：測量一個電池的電壓，只需將電池的正極接到一個單端輸入接線端子上，將電池的負極接到模擬地端子(CN1上的任何一個AGND)上即可。單端模擬輸入信號的連接示意圖，如圖8所示。圖示為一個電壓的連接方法，在外在的連接板上通過設(shè)置就可以對電流量進行采集。 圖8 pcl-711b連接示意圖 如上所述的設(shè)計方案，就形成了一個閉環(huán)的油路壓力控制系統(tǒng)，其控制簡單，精度高，通過工控機上的軟件系統(tǒng)進行進一步的設(shè)置，就可以達到更好的控制效果。可以通過各類的組態(tài)軟件實現(xiàn)調(diào)控，也可以通過VC編程，板卡自帶了對VC等編程系統(tǒng)的支持。 2、開關(guān)量的控制 開關(guān)量的控制通過PCL-725控制，PCL-725是一款帶隔離數(shù)字量輸入/輸出半長卡，該卡提供了8個機電式SPDT繼電器輸出和8個帶光電隔離的數(shù)字量輸入。該卡板載的SPDT繼電器特別適用于設(shè)備開/關(guān)控制和低電壓電源開關(guān)工作。PCL-725的8路數(shù)字量輸入通道帶有光電隔離，能在噪聲環(huán)境或有漂移電壓的情況下正常工作，也是防止對地回路問題的最好解決方法。每個繼電器都帶有一個紅色的LED指示燈，用來顯示繼電器的開/關(guān)狀態(tài)以便于監(jiān)測。通過跳線可以為每個通道單獨設(shè)置輸入通道是否帶隔離。本系統(tǒng)中的開關(guān)量如限位開關(guān)、中斷信號、接近信號、換向開關(guān)量等均通過次板卡控制。在對大功率的開關(guān)控制的時候，使用此板卡的繼電器控制低壓直流24v量，再通過次直流24v電壓驅(qū)動大功率繼電器。這樣可以有效的保護板卡，而且可以是系統(tǒng)更加穩(wěn)定，不會出現(xiàn)因為外的過載電流造成計算機內(nèi)的元器件的燒毀，從而達到系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。 根據(jù)前文的說明，安裝好板卡后可以對板卡進行測試，通過聲音和板卡上的紅色led燈的亮滅觀察板卡的工作。數(shù)字量輸入功能測試，在測試界面中點擊數(shù)字量輸入標簽，彈出如圖9： 圖9數(shù)字量輸入功能測試 測試界面如圖9 所示。用戶可以方便地通過數(shù)字量輸入通道指示燈的顏色，得到相應(yīng)數(shù)字量輸入通道輸入的是低電平還是高電平（紅色為高，綠色為低）。例如，將隔離數(shù)字量輸入通道0對應(yīng)管腳DI0與隔離輸入的地GND短接，則通道0對應(yīng)的狀態(tài)指示燈(Bit0)變綠，在DI0與GND之間接入+5V~+24V電壓，則指示燈變紅。 數(shù)字量輸出功能測試，點擊數(shù)字量輸出標簽,彈出如下圖10： 圖10數(shù)字量輸出功能測試 8路繼電器的輸出測試，可以通過萬用表直接測試繼電器輸出端與COM端的電阻來確定繼電器是否工作正常。例如測試繼電器0的輸出，當(dāng)繼電器0對應(yīng)位（BIT0）設(shè)置為低（沒有按下方框），則NC0與COM0之間的電阻為0；NO0與COM0之間的電阻為無窮大。當(dāng)對應(yīng)位（BIT0）設(shè)置為高時，NC0與COM0之間的電阻為無窮大；NO0與COM0之間的電阻為0。 在測試板卡工作正常后就可以通過實際的連接電路來使用了。數(shù)字量輸入信號連接，PCL-725的8個帶隔離數(shù)字量輸入通道RA0~RA7默認的輸入電壓范圍是0~24V，如果要輸入更高的電壓，就需要更換限流電阻。 因為光偶合器允許通過的最大電流是60mA，輸入電流不能大于60mA。

投訴建議

提交

查看更多評論