【文章內(nèi)容簡介】 電磁閥的開關(guān)，電磁閥打開后，便可以控制氣動閥門執(zhí)行器使得閥門做相應(yīng)的開閥或關(guān)閥動作。同時接近傳感器把 第 18 頁 共 43 頁 閥門的開關(guān)情況再傳送到 plc 中，并同要求的閥門開度作比較，直到符合要求為止。 自動 歸零與自動調(diào)滿?？刂葡到y(tǒng)具有自動歸零與自動調(diào)滿功能，當(dāng)閥門開度小于歸零范圍值或閥門開度距滿量程小于滿度調(diào)節(jié)范圍值，且時間大于或等于所設(shè)值穩(wěn)定時間值時， plc自動控制閥門進行歸零或自動調(diào)滿。 在實驗中，由閥門上的位置傳感器計算閥門的開度。 當(dāng)閥門先離開 a 傳感器，后離開 b傳感器時，表示閥門在關(guān)閥。當(dāng)閥門先離開 b 傳感器，后離開 a傳感器時，表示閥門在開閥。傳感器接收到的是一個脈沖信號，通過位置傳感器的采集信號來記下閥門的開關(guān)狀態(tài)。 在上位機中用編程軟件 cxprogrammer 編寫梯形 圖，然后把梯形圖下載到 plc 中運行，在上位機的組態(tài)軟件中進行控制和監(jiān)控，閥門開關(guān)量的多少可由組態(tài)軟件界面輸入的圈數(shù)值確定。組態(tài)界面做好后，開閥、關(guān)閥、停止、總開關(guān)等控件的控制和動作可以直接在組態(tài)界面中很直觀形象地進行操作。 氣動閥門執(zhí)行器工作原理 利用壓縮空氣推動執(zhí)行器內(nèi)多組組合氣動活塞運動，傳力給橫梁和內(nèi)曲線軌道的特性，帶動空芯主軸作旋轉(zhuǎn)運動，壓縮空氣氣盤輸至各缸，改變進出氣位置以改變主軸旋轉(zhuǎn)方向，根據(jù)負(fù)載（閥門）所需旋轉(zhuǎn)扭矩的要求，可調(diào)整氣缸組合數(shù)目，帶動負(fù)載 第 19 頁 共 43 頁 （閥門）工作。 兩位五通電磁閥通常與雙作用氣動執(zhí)行機構(gòu)配套使用，兩位是兩個位置可控：開 關(guān)，五通是有五個通道通氣，其中 1 個與氣源連接，兩個與雙作用氣缸的外部氣室的進出氣口連接，兩個與內(nèi)部氣室的進出氣口接連，具體的工作原理可參照雙作用氣動執(zhí)行機構(gòu)工作原理。 范文六：氣動閥門執(zhí)行器的控制方式及工作原理氣動閥門執(zhí)行器的控制方式及工作原理 氣動執(zhí)行器結(jié)構(gòu) 在實際工業(yè)生常和工業(yè)控制中，用來控制氣動執(zhí)行機構(gòu)的方法也很多，常用的有以下幾種。 （一）基于單片機開發(fā)的智能顯示儀控制 智能顯 示儀是用來監(jiān)測閥門工作狀態(tài)，并控制閥門執(zhí)行期工作的儀器，它通過兩路位置傳感器監(jiān)視閥門的工作狀態(tài)，判斷閥門是處于開閥還是關(guān)閥狀態(tài)，通過編程記錄閥門開關(guān)的數(shù)字，并且有兩路與閥門開度對應(yīng)的 4～ 20ma 輸出及兩足常開常閉輸出觸點。通過這些輸出信號，控制閥門的開關(guān)動作。根據(jù)系統(tǒng)的要求，可將智能閥門顯示儀從硬件上分為 3部分來設(shè)計：模擬部分、數(shù)字部分、按鍵 /顯示部分。 模擬電路部分主要包括電源、模擬量輸入電路、模擬量輸出電路三部分。 第 20 頁 共 43 頁 電源部分供給整個電路能量，包括模擬電路、數(shù)字電路和顯示的能源供應(yīng) 。為了實現(xiàn)閥門開讀的遠(yuǎn)程控制，需要將閥門的開度信息傳送給其他的控制儀表，同時控制儀表能從遠(yuǎn)方制定閥門為某一開度，系統(tǒng)需要 1 路 4～ 20ma 的模擬量輸入信號和 1～ 2路 4～ 20ma的模擬量輸出信號。模擬量輸入信號通過 a/d轉(zhuǎn)換變成與閥門開度相對應(yīng)的數(shù)字信號后送給數(shù)字部分的單片機，在單片機中對它進行濾波處理后就可以輸出了。閥門的開度信息通過d/a轉(zhuǎn)換后變成模擬信號輸出，用來接顯示儀顯示閥門開度或連接其他的控制設(shè)備。在本設(shè)計系統(tǒng)中，所有的數(shù)字量數(shù)據(jù)均采用串行的輸入輸出方式，為了節(jié)省芯片資源和空間，輸入的 4～ 20ma的 模擬量在轉(zhuǎn)化為數(shù)字量時，采用已有的 4 路 da 芯片與單片機的系統(tǒng)資源相結(jié)合作 8位的 ad使用。 數(shù)字電路部分主要包括。單片機、掉電保護、兩路監(jiān)測脈沖輸入信號、兩路常開常閉轉(zhuǎn)換觸點輸出。 在設(shè)計方案中選用目前普遍使用的 51 系列單片機at89c4051。 at89c4051 是一款低電壓、高性能的 cmos8 位微控制器，它具有 4k 字節(jié)的可擦除、可重復(fù)編程的只讀閃存。通過在單芯片內(nèi)復(fù)合一個多功能的 8位 cpu閃存，在性能、指令設(shè)定和引腳上與 80c51 和 80c52 完全兼容。 考慮到在系統(tǒng)掉電或重 新啟動時，需要保持先前在儀表中設(shè)置的一些閥門參數(shù)，而單片機中的數(shù)據(jù)存儲器不具備掉電存儲功 第 21 頁 共 43 頁 能，所以在片外擴展了一個具有掉電保存功能的芯片 x5045。x5045是一種集看門狗、電源監(jiān)控和串行 eeprom3 種功能于一身的可編程電路，這種組合設(shè)計可以減少電路對電路板空間的需求，x5045中的看門狗為系統(tǒng)提供了保護，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)送故障而超過設(shè)定時間時，電路中的看門狗將通過 reset 信號向 cpu 作反應(yīng)。x5045提供了三個時間值供用戶選擇使用。它所具有的電壓監(jiān)控功能還可以保護系統(tǒng)免受低電壓的影響，當(dāng)電源電壓降到允許范圍以下 時，系統(tǒng)將復(fù)位，直到電源電壓返回到穩(wěn)定值為止。 x5045的存儲器與 cpu 可通過串行通信方式接口。共 4069 位，可以按512179。8 個字節(jié)來放置數(shù)據(jù)。 x5045的管腳排列，它共有 8個引腳，各個引腳的功能如下： cs：電路選擇端，低電平有效； so：串行數(shù)據(jù)輸出端； si：串行數(shù)據(jù)輸入端； sck：串行時鐘輸出端； wp：寫保護輸入端，低電平有效； reset：復(fù)位輸出端； vcc：電源端； vss。接地端。 ina為輸入信號，是由光電傳感器采集到的閥門脈沖信號（ 兩路常開、常閉轉(zhuǎn)換觸點輸出。用來連接電磁閥，通過控制 第 22 頁 共 43 頁 電磁閥的吸合來控制氣動執(zhí)行機構(gòu)作相應(yīng)的開閥或關(guān)閥動作。 顯示部分主要包括：單片機、 4位 led顯示、 3 只狀態(tài)指示燈（自動、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)）、 3 只按鍵（ mode/set 鍵、上鍵、下鍵）。 顯示部分采用 at89c4051 單片機，用來控制 4 位 led 顯示，且同數(shù)字部分的單片機進行通訊，還要對控制儀的模式做相應(yīng)的選擇和控制。顯示儀上設(shè)計有 3只狀態(tài)指示燈用來顯示執(zhí)行機構(gòu)的狀態(tài)： 正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、自動； 3 只按鍵： mode/set鍵、上鍵、下鍵，控制執(zhí)行機構(gòu)的工作模式和一些參數(shù)的初始化。這 3 部分通過接口連接，構(gòu)成一個完整的控制系統(tǒng)，可以對一些類似氣動馬達(dá)等的執(zhí)行機構(gòu)進行控制。在實際應(yīng)用中基本實現(xiàn)了預(yù)先要求的各種性能指標(biāo)。 （二）利用 plc來控制的系統(tǒng) plc 在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛，由于本方案是在omron的 plc上面作的開發(fā)，所以以 omron的 plc 來作介紹。 硬件組成。 1臺計算機， 1套 plc（包括 cpu， i/o模塊， id212，oc224， ad003 模 塊）， 2 個繼電器， 2 個電磁閥， 1個氣動閥門執(zhí)行器。 其組成原理為。由 pc機通過 rs232 串口通訊連接 omron的plc，對 plc 進行編程和監(jiān)控。 plc 的 i/o 模塊分別接入輸入、輸出信號，其中輸入模塊連接到閥門上的兩個位置傳感器，通過 第 23 頁 共 43 頁 plc的輸入模塊 id211的指示燈亮的先后順序來顯示閥門的開關(guān)狀態(tài)。輸入模塊接收兩路閥門檢測脈沖輸入，即脈沖 a與脈沖 b。在運行狀態(tài)下，脈沖 a輸入時指示燈 a亮，脈沖 b 輸入時指示燈b 亮。輸入順序為 ab，表示開閥。輸入順序為 ba 表示關(guān)閥。閥門檢測脈沖 a 和 b 信號必須部分疊加， 否則不能正常檢測閥門開度。 通過 plc的輸出模塊 oc225控制兩個繼電器，繼電器具有兩組常開常閉輸出觸點， 1 組為開閥輸出觸點， 1 組為關(guān)閥輸出觸點。開閥時，當(dāng)閥門開度大于或等于所設(shè)閥門限位值時開閥輸出觸點動作，閥門開度小于所設(shè)閥門限位值時開閥輸出觸點動作，發(fā)明開度小于所設(shè)閥門限位值時開閥輸出觸點復(fù)位。關(guān)閥時，當(dāng)閥門關(guān)到零位且 21s內(nèi)無脈沖輸入時關(guān)閥輸出觸點動作；若 21s內(nèi)有脈沖輸入，則延時 21s關(guān)閥輸出觸點動作。通過繼電器的吸合來控制兩個電磁閥的開關(guān)，電磁閥打開后，便可以控制氣動閥門執(zhí)行器使得閥門做 相應(yīng)的開閥或關(guān)閥動作。同時接近傳感器把閥門的開關(guān)情況再傳送到 plc 中，并同要求的閥門開度作比較，直到符合要求為止。 自動歸零與自動調(diào)滿?？刂葡到y(tǒng)具有自動歸零與自動調(diào)滿功能，當(dāng)閥門開度小于歸零范圍值或閥門開度距滿量程小于滿度調(diào)節(jié)范圍值，且時間大于或等于所設(shè)值穩(wěn)定時間值時， plc自動控制閥門進行歸零或自動調(diào)滿。 第 24 頁 共 43 頁 在實驗中，由閥門上的位置傳感器計算閥門的開度。 當(dāng)閥門先離開 a 傳感器，后離開 b傳感器時，表示閥門在關(guān)閥。當(dāng)閥門先離開 b 傳感器，后離開 a傳感器時，表示閥門在開閥。傳感器接收到 的是一個脈沖信號，通過位置傳感器的采集信號來記下閥門的開關(guān)狀態(tài)。 在上位機中用編程軟件 cxprogrammer 編寫梯形圖，然后把梯形圖下載到 plc 中運行，在上位機的組態(tài)軟件中進行控制和監(jiān)控，閥門開關(guān)量的多少可由組態(tài)軟件界面輸入的圈數(shù)值確定。組態(tài)界面做好后，開閥、關(guān)閥、停止、總開關(guān)等控件的控制和動作可以直接在組態(tài)界面中很直觀形象地進行操作。 氣動閥門執(zhí)行器工作原理 利用壓縮空氣推動執(zhí)行器內(nèi)多組組合氣動活塞運動，傳力給橫梁和內(nèi)曲線軌道的特性，帶動空芯主軸作旋轉(zhuǎn)運動，壓縮空氣氣盤輸 至各缸，改變進出氣位置以改變主軸旋轉(zhuǎn)方向，根據(jù)負(fù)載（閥門）所需旋轉(zhuǎn)扭矩的要求，可調(diào)整氣缸組合數(shù)目，帶動負(fù)載（閥門）工作。 兩位五通電磁閥通常與雙作用氣動執(zhí)行機構(gòu)配套使用，兩位是兩個位置可控：開 關(guān)，五通是有五個通道通氣，其中 1 個與氣源連接，兩個與雙作用氣缸的外部氣室的進出氣口連接，兩個與內(nèi)部氣室的進出氣口接連，具體的工作原理可參照雙作用氣動執(zhí)行機構(gòu)工作原理。氣動閥門執(zhí)行器的控制方式及工作原理 第 25 頁 共 43 頁 氣動執(zhí)行器結(jié)構(gòu) 在實際工業(yè)生常和工業(yè)控制中，用來控制氣動執(zhí)行機構(gòu)的方法也很多，常用的有 以下幾種。 （一）基于單片機開發(fā)的智能顯示儀控制 智能顯示儀是用來監(jiān)測閥門工作狀態(tài)，并控制閥門執(zhí)行期工作的儀器，它通過兩路位置傳感器監(jiān)視閥門的工作狀態(tài)，判斷閥門是處于開閥還是關(guān)閥狀態(tài)，通過編程記錄閥門開關(guān)的數(shù)字，并且有兩路與閥門開度對應(yīng)的 4～ 20ma 輸出及兩足常開常閉輸出觸點。通過這些輸出信號，控制閥門的開關(guān)動作。根據(jù)系統(tǒng)的要求，可將智能閥門顯示儀從硬件上分為 3部分來設(shè)計：模擬部分、數(shù)字部分、按鍵 /顯示部分。 模擬電路部分主要包括電源、模擬量輸入電路、模擬量輸出電路三部分。 電源部分供給整個電路能量，包括模擬電路、數(shù)字電路和顯示的能源供應(yīng)。為了實現(xiàn)閥門開讀的遠(yuǎn)程控制，需要將閥門的開度信息傳送給其他的控制儀表，同時控制儀表能從遠(yuǎn)方制定閥門為某一開度，系統(tǒng)需要 1 路 4～ 20ma 的模擬量輸入信號和 1～ 2路 4～ 20ma的模擬量輸出信號。模擬量輸入信號通過 a/d轉(zhuǎn)換變成與閥門開度相對應(yīng)的數(shù)字信號后送給數(shù)字部分的單片機，在單片機中對它進行濾波處理后就可以輸出了。閥門的開度信息通過d/a轉(zhuǎn)換后變成模擬信號輸出，用來接顯示儀顯示閥門開度或連 第 26 頁 共 43 頁 接其他的控制設(shè)備。在本設(shè)計系統(tǒng)中，所有的數(shù)字 量數(shù)據(jù)均采用串行的輸入輸出方式，為了節(jié)省芯片資源和空間，輸入的 4～ 20ma的模擬量在轉(zhuǎn)化為數(shù)字量時，采用已有的 4 路 da 芯片與單片機的系統(tǒng)資源相結(jié)合作 8位的 ad使用。 數(shù)字電路部分主要包括。單片機、掉電保護、兩路監(jiān)測脈沖輸