一种基于电流自适应的先导式双电磁铁比例阀控制器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于电流自适应的先导式双电磁铁比例阀控制器，包括控制单元、RS232转换电路、信号调理电路、功率驱动模块、电源转换模块、输入输出接口模块；RS‑232转换电路用于与上位机通讯，并对控制单元进行参数设置；信号调理电路用于闭环控制和反馈信号的采集调理，功率驱动模块用于接收控制单元发出的PWM指令信号，驱动比例电磁铁；电源转换模块实现双向比例阀控制器上各模块所需电压的转换，为双向比例阀控制器上的各功能模块供电。本实用新型专利技术具有经济性高、频响快、可靠性好、适用范围广等优点。

A Pilot Dual-solenoid Proportional Valve Controller Based on Current Adaptation

【技术实现步骤摘要】
一种基于电流自适应的先导式双电磁铁比例阀控制器
本技术涉及电液控制
，特别是一种基于电流自适应的先导式双电磁铁比例阀控制器。
技术介绍
我国在高端比例阀控制器的研究方面处于起步阶段，在控制性能、可靠性等方面与国外同类产品比较还存在较大的差距，目前国内高端比例阀控制器市场基本被国外知名液压元器件企业垄断。双向比例阀电流自适应模糊PID控制器(以下简称双向比例阀控制器)的控制性能接近伺服系统，流量大、抗污染性强、可靠性和经济性高。双向比例阀控制器是双向比例阀控制核心，具有调度控制、功率驱动、信号处理等功能，其性能优劣直接影响整个系统的控制性能。目前超高速的电液比例阀技术在国外一些著名的注塑机公司已得到了应用。受比例阀控制系统小型化、集成化、网络化、智能化的发展趋势影响，市场对比例阀控制器的要求越来越高，提高比例阀控制器的性能是研究重点。目前，市场上使用的双向比例阀产品配套的控制器普遍存在响应速度不高、精度不够、一致性不好、寿命不长等情况。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于电流自适应的先导式双电磁铁比例阀控制器。实现本技术目的的技术方案为：一种基于电流自适应的先导式双电磁铁比例阀控制器，包括控制单元、RS232转换电路、信号调理电路、功率驱动模块、电源转换模块、输入输出接口模块；所述控制单元分别与RS232转换电路、信号调理电路、功率驱动模块、电源转换模块、输入输出接口模块连接，所述功率驱动模块包括两路功率驱动电路；RS-232转换电路用于与上位机通讯，并对控制单元进行参数设置；信号调理电路用于接收阀芯位移传感器信号和电磁铁电流信号；功率驱动模块用于接收控制单元发出的PWM指令信号，驱动比例电磁铁；电源转换模块用于双向比例阀控制器上各模块所需电压的转换。本技术与现有技术相比，其显著优点为：(1)本技术的双向比例阀控制器专为控制双向比例方向阀而设计，可通过PID算法协同控制两个电磁铁工作，并可通过算法自适应输出匹配电流；(2)本技术的双向比例阀控制器具体经济性高、频响快、可靠性好、适用范围广等优点。附图说明图1为比例阀控制器组成框图。图2为比例阀控制器工作原理框图。图3为反接卸荷式功率驱动示意图。具体实施方式一种基于电流自适应的先导式双电磁铁比例阀控制器，包括控制单元、RS232转换电路、信号调理电路、功率驱动模块、电源转换模块、输入输出接口模块；所述控制单元分别与RS232转换电路、信号调理电路、功率驱动模块、电源转换模块、输入输出接口模块连接，所述功率驱动模块包括两路功率驱动电路；RS-232转换电路用于与上位机通讯，并对控制单元进行参数设置；信号调理电路用于闭环控制和反馈信号的采集调理，一是接收阀芯位移传感器信号，调理后发送控制单元构成位置反馈闭环控制，二是检测电磁铁电流信号，调理后发送控制单元构成电流反馈闭环控制；功率驱动模块用于接收控制单元发出的PWM指令信号，驱动比例电磁铁；电源转换模块用于双向比例阀控制器上各模块所需电压的转换；当双向比例阀控制器接收到正向指令信号时，位移传感器将主阀芯的位移反馈至控制单元，控制单元将得到的指令值和反馈值比较后通过模糊PID算法输出控制偏差，生成PWM信号，驱动内部功率电路，产生的电流输入到正向比例电磁铁，控制主阀芯正向运动，直到实际反馈值和给定指令值相等，阀芯保持在平衡位置；反之，反向电磁铁通电，阀芯向反向运动；当指令信号为零时，阀芯在对中弹簧的作用下保持在中位。控制单元芯片采用Microchip公司的dspic30F3013型号单片机。RS232转换电路采用SIPEX公司的RS232协议芯片SP3232EE，SP3232EE芯片的T1IN、R1OUT引脚与控制单元的U1ATX、U1ART相连。功率驱动电路采用反接卸荷式功率驱动。电源转换电路用于将24V电源转换为±15V电源、+5V电源。本技术能够通过串口RS232总线通讯实现上位机对双向比例阀控制器的参数配置和状态量监控。工作时，接收一路外部指令信号(0～±10V)同时输出两路驱动信号实现对先导阀两个电磁铁的控制，继而控制主阀阀芯的动作，同时采集阀芯位置反馈信号，使主阀阀芯按照控制指令运动至要求的位置，其搭配使用的比例阀最高动态可达60Hz。控制器的输入端为外部控制信号与比例阀的位置反馈信号，内部使用模糊PID算法输出PWM信号作用到先导阀的电磁铁，通过电—液转换最终实现主阀的位置闭环控制。本技术实现以下技术指标：(1)供电电压：功率电24±1V；(2)输入输出信号要求：输入信号为0～±10V，通道数1路；输出信号为电流，单通道0～2.7A可调，通道数2路；(3)与上位机实现RS232总线通讯，波特率9600bps，实现参数设置和状态监控；(4)实现比例阀位置环及电流环的两环闭环控制；(5)可实现阀芯死区控制；(6)发送PWM控制信号驱动比例电磁铁。下面结合实施例对本技术进行详细说明。实施例本实施例的一种双向比例阀控制器作为双向比例阀的控制器，响应控制指令，完成双向比例阀的电流环和位置环的实时闭环控制。双向比例阀控制器电路主要包括6个功能模块：控制单元、RS-232转换电路、信号调理电路、两路功率驱动电路、电源转换电路、输入输出接口模块，如图1所示。外部信号包括模拟量信号与数字量信号，模拟量输入信号由控制单元自带的ADC转换接口实现，输出信号由驱动电路转换实现；信号调理电路实现闭环控制和反馈信号的采集调理，一是接收阀芯位移传感器信号调理后发送控制单元构成位置反馈闭环控制，二是检测电磁铁电流信号调理后发送控制单元构成电流反馈闭环控制；功率驱动模块用于接收控制单元发出的PWM指令信号，按要求驱动比例电磁铁；RS-232转换电路实现与上位机通讯及对控制单元的参数设置；电源模块实现双向比例阀控制器上各模块所需电压的调理，给双向比例阀控制器上的各功能模块供电；控制单元完成信号采集、信号处理、模糊PID调节和输出控制信号等功能。双向比例阀控制器采用位置环和电流环结合的两环控制方法，工作原理如图2所示，工作原理如下：双向比例阀使用前，双向比例阀控制器接通24V控制电源，完成各功能模块通电、控制单元初始化并自检；控制器通过RS232总线接收上位机指令，实现控制器参数的设置；控制器参数设置好后，当双向比例阀控制器接收到正向指令信号时，位移传感器将主阀芯的位移反馈至控制器，控制器将得到的指令值和反馈值比较后通过模糊PID算法输出控制偏差，生成PWM信号，驱动内部功率电路，产生的电流输入到正向比例电磁铁，控制主阀芯正向运动，直到实际反馈值和给定指令值相等，阀芯保持在平衡位置。反之，反向电磁铁通电，阀芯向反向运动。当信号为零时，阀芯在对中弹簧的作用下保持在中位。在阀芯运动的过程中，当电流超出设计值时采取保护措施，避免控制器损坏。(1)控制单元控制单元芯片的选用直接影响到整个控制器的性能，主要完成串口通讯、控制算法实现、数字信号处理以及控制电路各子模块的工作，根据技术要求及控制单元性能要求，控制单元芯片采用Microchip公司的dspic30F3013型号单片机，该芯片集成了单片机的控制功能和DSP的快速计算功能的芯片，采用5V供电，增强了抗噪性和稳键性，适用于各种恶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电流自适应的先导式双电磁铁比例阀控制器，其特征在于，包括控制单元、RS232转换电路、信号调理电路、功率驱动模块、电源转换模块、输入输出接口模块；所述控制单元分别与RS232转换电路、信号调理电路、功率驱动模块、电源转换模块、输入输出接口模块连接，所述功率驱动模块包括两路功率驱动电路；RS‑232转换电路用于与上位机通讯，并对控制单元进行参数设置；信号调理电路用于接收阀芯位移传感器信号和电磁铁电流信号；功率驱动模块用于接收控制单元发出的PWM指令信号，驱动比例电磁铁；电源转换模块用于双向比例阀控制器上各模块所需电压的转换。

【技术特征摘要】
1.一种基于电流自适应的先导式双电磁铁比例阀控制器，其特征在于，包括控制单元、RS232转换电路、信号调理电路、功率驱动模块、电源转换模块、输入输出接口模块；所述控制单元分别与RS232转换电路、信号调理电路、功率驱动模块、电源转换模块、输入输出接口模块连接，所述功率驱动模块包括两路功率驱动电路；RS-232转换电路用于与上位机通讯，并对控制单元进行参数设置；信号调理电路用于接收阀芯位移传感器信号和电磁铁电流信号；功率驱动模块用于接收控制单元发出的PWM指令信号，驱动比例电磁铁；电源转换模块用于双向比例阀控制器上各模块所需电压的转换。2.根据权利要求1所述的基于电流自适应的先导式双电磁铁比...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙家庆，曹克丰，王俊霞，韩宁，
申请(专利权)人：南京晨光集团有限责任公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32