專利名稱：一種伺服閥控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制伺服閥開(kāi)度的一種伺服閥控制裝置。
背景技術(shù)：
目前，伺服閥已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中，包括鋼鐵、化工、電力等。在熱 電廠的汽機(jī)電液伺服控制裝置中，伺服閥利用一個(gè)電液轉(zhuǎn)換器將伺服控制信號(hào)轉(zhuǎn)換 為油壓，推動(dòng)油缸中的活塞來(lái)實(shí)現(xiàn)控制閥門的開(kāi)度；伺服閥控制模塊即通過(guò)實(shí)際閥 位的檢測(cè)，并改變伺服控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)汽機(jī)控制系統(tǒng)要求的伺服閥開(kāi)度。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的一種伺服閥控制裝置框圖，包括伺服閥控制增益 環(huán)節(jié)ll、伺服閥驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)12，其中，伺服閥控制增益環(huán)節(jié)11用于實(shí)現(xiàn)輸入信 號(hào)的比例控制，并輸出相應(yīng)信號(hào)；伺服閥驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)12用于將接收到的信號(hào)放大、 限幅，最終輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的另一種伺服閥控制裝置框圖，該裝置具有簡(jiǎn)單實(shí) 際閥位信號(hào)反饋冗余的功能，包括伺服閥控制增益環(huán)節(jié)21、伺服閥驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié) 22和閥位高選環(huán)節(jié)23，其中，閥位高選環(huán)節(jié)23用于實(shí)現(xiàn)實(shí)際閥位信號(hào)的雙路冗 余輸入。當(dāng)其中一個(gè)閥位檢測(cè)裝置故障，輸出變?yōu)?的情況下，另外一個(gè)閥位檢測(cè) 裝置的輸出信號(hào)只要大于0，對(duì)整個(gè)伺服閥的控制基本不會(huì)有影響。
使用圖1或圖2實(shí)現(xiàn)的伺服閥控制裝置，由于閥位檢測(cè)裝置接收的是外部位移 傳感器發(fā)出的信號(hào)，當(dāng)位移傳感器在發(fā)生故障時(shí)(如斷線)，其輸出可能會(huì)出現(xiàn)一 個(gè)非真實(shí)的信號(hào)，這個(gè)信號(hào)與閥門的實(shí)際位置是不一致的。這樣就會(huì)造成閥門非正 常關(guān)閉或打開(kāi)。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提供一種伺服閥控制裝置，以實(shí) 現(xiàn)對(duì)線性位移傳感器的直接檢測(cè)以及對(duì)實(shí)際閥位信號(hào)的智能判斷，從而可以使伺服閥開(kāi)度的控制不受線性位移傳感器的影響，并通過(guò)與系統(tǒng)配合的連接，實(shí)現(xiàn) 閉環(huán)參數(shù)的在線調(diào)整、反饋信號(hào)的量程整定等功能。
本發(fā)明所述的一種伺服閥控制裝置，用于控制伺服閥的開(kāi)度，包括存儲(chǔ)單 元、邏輯控制單元，其特征在于它還包括
中央處理器， 一方面同時(shí)接收兩個(gè)檢測(cè)閥位信號(hào)進(jìn)行判斷和選擇，反饋輸 出一個(gè)實(shí)際閥位信號(hào)，并將該實(shí)際閥位信號(hào)以及從外界接收到的一個(gè)伺服閥指 令信號(hào)和一個(gè)輸入偏置校準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行疊加及比例控制，用于產(chǎn)生一個(gè)閥位控制 信號(hào)；另一方面還對(duì)接收到的開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)進(jìn)行判斷，用于控制伺服閥的工 作，并輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)；
驅(qū)動(dòng)單元，與所述的中央處理器連接，用于將從所述中央處理器接收到的 閥位控制信號(hào)與從外界接收到的一個(gè)機(jī)械偏置校準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行疊加，并將疊加后 產(chǎn)生的信號(hào)放大、限幅，輸出一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
檢測(cè)單元，與所述的中央處理器連接，用于接收外界的兩個(gè)傳感器信號(hào)并 進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同線性位移傳感器的自動(dòng)零位、滿度整定，向所述的中央 處理器輸出兩個(gè)檢測(cè)閥位信號(hào)。
在上述的一種伺服閥控制裝置中，所述的中央處理器包括加法模塊、分 別與所述加法模塊連接的伺服閥控制增益模塊和閥位智能選擇模塊，其中
加法模塊，用于將從外界接收到的一個(gè)伺服閥指令信號(hào)和一個(gè)輸入偏置校準(zhǔn) 信號(hào)以及從所述的閥位智能選擇模塊反饋輸出的一個(gè)實(shí)際閥位信號(hào)進(jìn)行疊加，
并輸出一個(gè)指令反饋差值信號(hào)；
伺服閥控制增益模塊，用于將從所述加法模塊輸出的指令反饋差值信號(hào)進(jìn)
行比例控制，并輸出一個(gè)綜合了增益的控制信號(hào)；
閥位智能選擇模塊，用于對(duì)所述的檢測(cè)單元輸出的兩個(gè)檢測(cè)閥位信號(hào)進(jìn)行 判斷，并輸出一個(gè)實(shí)際閥位信號(hào)。
在上述的一種伺服閥控制裝置中，所述的驅(qū)動(dòng)單元包括兩個(gè)依次連接的輸 出轉(zhuǎn)換器。
在上述的一種伺服閥控制裝置中，所述的檢測(cè)單元包括依次連接的輸入轉(zhuǎn) 換器、隔離運(yùn)放器、儀用運(yùn)放器和電子開(kāi)關(guān)切換陣列。
在上述的一種伺服閥控制裝置中，所述的中央處理器還具有一通訊接口，用于與上位機(jī)或其它設(shè)備的通訊。
在上述的一種伺服閥控制裝置中，它還包括伺服閥控制裝置供電電源。 由于采用了上述的技術(shù)解決方案，本發(fā)明對(duì)線性位移傳感器的直接檢測(cè)，
充分利用兩路線性位移傳感器提供的冗余度，在兩路線性位移傳感器檢測(cè)實(shí)際
閥位的情況下，即使其中一路線性位移傳感器故障，也不會(huì)影響對(duì)伺服閥的控
制，最大限度的保障了伺服閥的安全工作。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的一種伺服閥控制裝置框圖； 圖2是現(xiàn)有技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的另一種伺服閥控制裝置框圖； 圖3是本發(fā)明一種伺服閥控制裝置的功能框圖； 圖4是本發(fā)明一種伺服閥控制裝置的最佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式
如圖4所示，本發(fā)明是一種伺服闊控制裝置的最佳實(shí)施例，它包括中央處 理器31、分別與中央處理器31連接的驅(qū)動(dòng)單元32、檢測(cè)單元33，以及存儲(chǔ)單 元34、邏輯控制單元35和向伺服閥控制模塊供電的電源36。其中
中央處理器31， 一方面同時(shí)接收兩個(gè)檢測(cè)閥位信號(hào)進(jìn)行判斷和選擇，反饋 輸出一個(gè)實(shí)際閥位信號(hào)，并將該實(shí)際閥位信號(hào)以及從外界接收到的一個(gè)伺服閥 指令信號(hào)和一個(gè)輸入偏置校準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行疊加及比例控制，用于產(chǎn)生一個(gè)閥位控 制信號(hào)；另一方面還對(duì)接收到的開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)進(jìn)行判斷，用于控制伺服閥的 工作，并輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)；
驅(qū)動(dòng)單元32，用于將從中央處理器31接收到的閥位控制信號(hào)與從外界接 收到的一個(gè)機(jī)械偏置校準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行疊加，并將疊加后產(chǎn)生的信號(hào)放大、限幅， 輸出一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
檢測(cè)單元33，用于接收外界的兩個(gè)傳感器信號(hào)并進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同線 性位移傳感器的自動(dòng)零位、滿度整定，向中央處理器31輸出兩個(gè)檢測(cè)閥位信 號(hào)。
驅(qū)動(dòng)單元32包括兩個(gè)依次連接的輸入轉(zhuǎn)換器，即D/A轉(zhuǎn)換器321、 V/I轉(zhuǎn) 換器322，其中D/A轉(zhuǎn)換器321可采用TI公司的12位DAC7611芯片，實(shí)現(xiàn)0 4. 096V的電壓輸出，最終經(jīng)V/I轉(zhuǎn)換器322轉(zhuǎn)換為0 20mA電流驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出。
檢測(cè)單元33包括依次連接的輸出轉(zhuǎn)換器331、隔離運(yùn)放器332、儀用運(yùn)放 器333和常規(guī)的電子開(kāi)關(guān)切換陣列334，其中轉(zhuǎn)換器331可采用TI公司的16 位A/D轉(zhuǎn)換芯片ADS8323用于讀取實(shí)際的閥位信號(hào)，通過(guò)電子開(kāi)關(guān)陣列334、 儀用運(yùn)放器333 (如INA118芯片)、隔離運(yùn)放器332 (如IS0124芯片)將閥 位信號(hào)轉(zhuǎn)換為A/D芯片可接受的電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)兩路傳感器信號(hào)的采樣。
中央處理器31還具有一通訊接口 37，用于與上位機(jī)或其它設(shè)備的通訊， 如型號(hào)為SN75176。
請(qǐng)結(jié)合圖3，中央處理器31包括加法模塊3U、分別與加法模塊311連 接的伺服閥控制增益模塊312和閥位智能選擇模塊313，其中
加法模塊311，用于將從外界接收到的一個(gè)伺服閥指令信號(hào)和一個(gè)輸入偏 置校準(zhǔn)信號(hào)以及從閥位智能選擇模塊313反饋輸出的一個(gè)實(shí)際閥位信號(hào)進(jìn)行疊 加，并輸出一個(gè)指令反饋差值信號(hào)；
伺服闊控制增益模塊312，用于將從加法模塊311輸出的指令反饋差值信 號(hào)進(jìn)行比例控制，并輸出一個(gè)綜合了增益的控制信號(hào)；
閥位智能選擇模塊313，用于對(duì)檢測(cè)單元33輸出的兩個(gè)檢測(cè)閥位信號(hào)進(jìn)行
判斷，并輸出一個(gè)實(shí)際閥位信號(hào)。
在本發(fā)明中，中央處理器31可采用A腦公司的16位單片機(jī)AMD188，通過(guò)
軟件實(shí)現(xiàn)伺服閥PID控制算法、閥位信號(hào)智能判斷選擇、閥位零位滿度整定、 與上位機(jī)的通訊等功能。
中央處理器31中的閥位智能選擇模塊313即實(shí)現(xiàn)了對(duì)兩個(gè)檢測(cè)閥位信號(hào)的 智能判斷，其工作原理為在兩路傳感器信號(hào)都沒(méi)有超量程故障的情況下，實(shí) 現(xiàn)了高選，即若外圍的線性位移傳感器1的信號(hào)大于線性位移傳感器2的信號(hào)，
則使用線性位移傳感器l的信號(hào)；當(dāng)其中一路傳感器信號(hào)出現(xiàn)超量程故障時(shí)， 則切除，自動(dòng)選擇另外一路傳感器信號(hào)；當(dāng)兩路傳感器信號(hào)都出現(xiàn)超量程故障 時(shí)，則強(qiáng)制關(guān)閉伺服閥。
在本發(fā)明中，存儲(chǔ)單元34包括靜態(tài)存儲(chǔ)器(SRAM)，如621024芯片、閃 存(FLASH)，如AM29F040芯片以及電子式可清除程序化只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)， 如X5043芯片；邏輯控制單元35可采用可編程邏輯芯片(CPLD)，如EPM3128心片o
綜上所述，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)外圍設(shè)備，如線性位移傳感器的直接檢測(cè)，即 線性位移傳感器可直接接入本伺服閥控制模塊，而無(wú)需外加專門的閥位檢測(cè)裝 置，充分利用兩路線性位移傳感器提供的冗余度，在兩路線性位移傳感器檢測(cè) 實(shí)際閥位的情況下，即使其中一路線性位移傳感器故障，也不會(huì)影響對(duì)伺服閥 的控制，最大限度的保障了伺服閥的安全工作。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同線性位移傳 感器的自動(dòng)零位、滿度整定，而無(wú)需硬件方面的改變，方便更換線性位移傳感
器o
以上結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員可 根據(jù)上述說(shuō)明對(duì)本發(fā)明做出種種變化例。因而，實(shí)施例中的某些細(xì)節(jié)不應(yīng)構(gòu)成 對(duì)本發(fā)明的限定，本發(fā)明將以所附權(quán)利要求書界定的范圍作為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種伺服閥控制裝置，用于控制伺服閥的開(kāi)度，包括存儲(chǔ)單元、邏輯控制單元，其特征在于它還包括中央處理器，一方面同時(shí)接收兩個(gè)檢測(cè)閥位信號(hào)進(jìn)行判斷和選擇，反饋輸出一個(gè)實(shí)際閥位信號(hào)，并將該實(shí)際閥位信號(hào)以及從外界接收到的一個(gè)伺服閥指令信號(hào)和一個(gè)輸入偏置校準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行疊加及比例控制，用于產(chǎn)生一個(gè)閥位控制信號(hào)；另一方面還對(duì)接收到的開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)進(jìn)行判斷，用于控制伺服閥的工作，并輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)；驅(qū)動(dòng)單元，與所述的中央處理器連接，用于將從所述中央處理器接收到的閥位控制信號(hào)與從外界接收到的一個(gè)機(jī)械偏置校準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行疊加，并將疊加后產(chǎn)生的信號(hào)放大、限幅，輸出一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)；檢測(cè)單元，與所述的中央處理器連接，用于接收外界的兩個(gè)傳感器信號(hào)并進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同線性位移傳感器的自動(dòng)零位、滿度整定，向所述的中央處理器輸出兩個(gè)檢測(cè)閥位信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種伺服閥控制裝置，其特征在于所述的中央 處理器包括加法模塊、分別與所述加法模塊連接的伺服閥控制增益模塊和閥 位智能選擇模塊，其中加法模塊，用于將從外界接收到的一個(gè)伺服閥指令信號(hào)和一個(gè)輸入偏置校準(zhǔn) 信號(hào)以及從所述的闊位智能選擇模塊反饋輸出的一個(gè)實(shí)際閥位信號(hào)進(jìn)行疊加， 并輸出 一個(gè)指令反饋差值信號(hào)；伺服閥控制增益模塊，用于將從所述加法模塊輸出的指令反饋差值信號(hào)進(jìn)行 比例控制，并輸出一個(gè)綜合了增益的控制信號(hào)；閥位智能選擇模塊，用于對(duì)所述的檢測(cè)單元輸出的兩個(gè)檢測(cè)閥位信號(hào)進(jìn)行判 斷，并輸出一個(gè)實(shí)際闊位信號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種伺服閥控制裝置，其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)單元包括兩個(gè)依次連接的輸出轉(zhuǎn)換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種伺服閥控制裝置，其特征在于所述的檢測(cè)單元包括依次連接的輸入轉(zhuǎn)換器、隔離運(yùn)放器、儀用運(yùn)放器和電子開(kāi)關(guān)切換陣列。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種伺服閥控制裝置，其特征在于所述 的中央處理器還具有一通訊接口，用于與上位機(jī)或其它設(shè)備的通訊。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種伺服閥控制裝置，其特征在于它還 包括伺服閥控制裝置供電電源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種伺服閥控制裝置，用于控制伺服閥的開(kāi)度，包括存儲(chǔ)單元、邏輯控制單元，它還包括中央處理器，一方面用于產(chǎn)生一個(gè)閥位控制信號(hào)；另一方面用于控制伺服閥的工作，并輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)；驅(qū)動(dòng)單元，與所述的中央處理器連接，用于將信號(hào)放大、限幅，輸出一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)；檢測(cè)單元，與所述的中央處理器連接，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)不同線性位移傳感器的自動(dòng)零位、滿度整定，向所述的中央處理器輸出兩個(gè)檢測(cè)信號(hào)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)對(duì)位移傳感器的直接檢測(cè)，即使其中一路傳感器故障，也不會(huì)影響對(duì)伺服閥的控制，最大限度的保障了伺服閥的安全工作。
文檔編號(hào)F15B13/044GK101545503SQ20081003525
公開(kāi)日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2008年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月27日
發(fā)明者軍 許 申請(qǐng)人:新華威爾液壓系統(tǒng)(上海)有限公司