0 前言
閘閥廣泛運用于工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)牧業(yè)、國防安全、航空航天、道路運輸、城市規(guī)劃建設等領域。在對閘閥推行遠程操作、集中控制系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)的歷程中，電動執(zhí)行機構(gòu)是一種不可或缺的運行構(gòu)件。為融入具體使用要求，小編融合電子信息技術、內(nèi)嵌式控制系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)技術，設計方案了一種由STC89C51微處理器操縱的液體閘閥電動執(zhí)行機構(gòu)，關鍵詳細介紹該電動執(zhí)行器自動控制系統(tǒng)的方案設計。該自動控制系統(tǒng)提升了自確診和互聯(lián)網(wǎng)實時控制作用，進一步提高了液體閘閥的全面性能和抗干擾性。
1 電動執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)造及作用敘述
閘閥電動執(zhí)行機構(gòu)由自動控制系統(tǒng)和實行設備構(gòu)成，實際構(gòu)造如下圖1所顯示。自動控制系統(tǒng)的核心內(nèi)容是微處理器STC89C51，實行設備選用步進電動機。電動執(zhí)行機構(gòu)根據(jù)上位機軟件或是當場操作面板來設置標值，微處理器依據(jù)額定值操縱步進電動機的速率、轉(zhuǎn)動視角等，步進電動機的導出再根據(jù)降速組織操縱閥座，進而運用閥座操縱閥體的張口度。在閘閥的導出側(cè)選用感應器收集總流量或工作壓力數(shù)據(jù)信息，隨后將這種數(shù)據(jù)信息經(jīng)A/D控制模塊變換后送進微處理器，微控制器將這種主要參數(shù)與額定值開展較為，依據(jù)較為結(jié)論調(diào)節(jié)閥體的張口精密度，完成自動控制系統(tǒng)[13]。

從圖1可看得出，電動執(zhí)行機構(gòu)的自動控制系統(tǒng)主要包含微處理器、步進電動機推動控制模塊、主要參數(shù)檢驗控制模塊、人機交互技術控制模塊、通信網(wǎng)絡控制模塊。
（1）微處理器
系統(tǒng)軟件采用STC89C5l單片機設計做為微處理器，它具備快速（最大時鐘頻率為90MHz）、功耗低、價格便宜、平穩(wěn)靠譜、運用普遍、實用性強等特性。
（2）步進電動機推動控制模塊
步進電動機推動控制模塊完成步進電動機的效率操縱和拐角操縱。為提升精度和穩(wěn)定性，采用PMM8713PT環(huán)狀調(diào)節(jié)器，融合光學耦合電路及功率放大電路來操縱步進電動機姿勢。
（3）主要參數(shù)檢驗控制模塊
為了更好地完成閉環(huán)控制系統(tǒng)及有利于完成自動化技術，必須收集液體的主要參數(shù)數(shù)據(jù)信號，信號經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后由微處理器開展較為，從而根據(jù)操縱電機轉(zhuǎn)動來操縱流體參數(shù)的更改。主要參數(shù)檢驗控制模塊由總流量和液位傳感器、數(shù)據(jù)信號運算放大器、AD轉(zhuǎn)換電源電路等構(gòu)成。
（4）人機交互技術控制模塊
人機交互技術控制模塊包含主要參數(shù)表明和主要參數(shù)設置兩一部分。必須展示的主要參數(shù)包含總流量、流量特點、工作壓力、閘閥的工作方式、閥門運行狀態(tài)標示等，顯示器件應用LCD。主要參數(shù)設置包含總流量、常見故障處理方法、對閘閥操作速度等的設置，主要參數(shù)設置應用3個功能鍵來進行。
（5）通信網(wǎng)絡控制模塊
為融入數(shù)字化操縱的要求，自動控制系統(tǒng)應具備網(wǎng)線接口。CAN總線是現(xiàn)階段工業(yè)控制系統(tǒng)廣泛采用的計算機接口技術性，因而，系統(tǒng)軟件選用CAN插口完成上位機軟件和下位機間的通訊。
2 系統(tǒng)軟件硬件配置電路原理
2.1 步進電動機光耦電路
銷售市場上的通用性步進電動機控制器成本費非常高。為控制成本，減少容積，將步進電動機光耦電路與微處理器做在同一塊PCB板上。步進電動機光耦電路的關鍵有兩一部分，一個是輸出功率一部分，另一個是環(huán)狀調(diào)節(jié)器。環(huán)狀調(diào)節(jié)器可以用硬件配置完成，還可以用手機軟件完成。硬件配置完成方法可以降低微處理器的手機軟件工作中壓力，降低微處理器口線的占有，穩(wěn)定性較高，且環(huán)狀調(diào)節(jié)器有很多專用型電子器件可供采用。本自動控制系統(tǒng)采用PMM8713PT專用型步進電動機控制板做為環(huán)狀調(diào)節(jié)器，該控制板可用以2相（4相）步進電動機的操縱，控制作用比較豐富多彩。因為步進電動機的驅(qū)動電流比較大，因此微處理器與步進電動機中間的銜接必須有功率放大電路。因為步進電動機的功率大的、脈沖信號會對微處理器造成嚴重的影響，因而，不可以將微處理器造成的調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)信號立即連在步進電動機上，必須開展強電和弱電防護。
步進電動機光耦電路如下圖2所顯示。STC89C51PMM8713PT的插口共應用6個口線，分別是P0.0、P0.l、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5。PMM8713PT的Cu、Cd接地裝置，Ck接到STC89C51發(fā)過來的單脈沖，當脈沖處在降低沿、P0.4管腳為差分信號時，步進電動機正轉(zhuǎn)，P0.4管腳為高電平時，步進電動機翻轉(zhuǎn)，即鍵入方式和轉(zhuǎn)動方位選用了鍵入方式1。R、Φc根據(jù)上拉電阻接脈沖信號，當P0.2、P0.3管腳同是脈沖信號時，步進電動機插電方式是雙4相4拍；當P0.2、P0.3管腳同是低電頻時，步進電動機插電方式為4相8拍；當P0.2為脈沖信號、P0.3為高電平時，步進電動機插電方式為4相4拍。管腳P0.0用以檢驗環(huán)狀調(diào)節(jié)器是不是插電，管腳P0.1用以檢驗環(huán)狀調(diào)節(jié)器是不是接到STC89C51傳出的差分信號。Φ1、Φ2、Φ3、Φ4用以導出操縱步進電動機四相繞阻的數(shù)據(jù)信號，隨后經(jīng)光耦電路和功率放大電路來操縱繞阻，圖2中只畫出了Φ1推動L1繞阻的電源電路，其他三相繞阻的推動方法與之同樣。

2.2 CAN總線電源電路
CAN即控制板無線局域網(wǎng)，因為其具備很強的抗干擾性、通訊中并沒有詳細地址定義及連接點數(shù)不受限等優(yōu)勢，已經(jīng)被廣泛運用于車輛、數(shù)控車床、儀表設備、計算機接口操縱等行業(yè)[56]。CAN總線連接點包含微處理器STC89C51、CAN控制板和CAN光纖收發(fā)器。CAN控制板關鍵進行CAN總線的通訊協(xié)議，完成報文格式的安裝和分拆、接受消息的過慮crc8等，這里采用SJA1000。CAN光纖收發(fā)器采用82C250控制器，其具有一瞬間抗干擾性、減少微波射頻影響（RFI）及其完成熱安全防護的工作能力。為了更好地提高通訊的抗干擾性，在SJA1000和82C250中間選用光電耦合器開展光學防護，與此同時為了更好地緩解光電耦合器對信息的延遲時間，采用高速光耦6N137。實際電源電路如下圖3所顯示。

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2.3 人機交互技術控制模塊
人機交互技術控制模塊包含功能鍵鍵入電源電路和LCD顯示電路，如下圖4所顯示。功能鍵選用3個按鍵，操縱閥體的開停機及其設置一些主要參數(shù)。LCD顯示器采用LCD1602中小型液晶顯示屏，用于表明閘閥開啟度、總流量、工作壓力、常見故障等關鍵主要參數(shù)標值，及其相匹配主要參數(shù)種類的文字描述。該液晶顯示屏重量較輕，體型小，表明清楚，表明容積為162字符，工作標準電壓為4.5~5.5V。

2.4 數(shù)據(jù)采集電源電路
采用LUGB型渦街流量計egr。該流量傳感器由一個與公稱直徑同樣的表體和一個橫斷面為三角形的圓柱體構(gòu)成。三角柱兩邊更替造成漩渦，在圓柱中下游更替分布的漩渦稱之為渦街流量計，渦街的工作頻率與液體的流動速度正相關。因為渦街流量計分離出來在圓柱兩邊造成的壓力脈沖，攝像頭體造成交替變化內(nèi)應力，鋪設在攝像頭身體內(nèi)的壓電式結(jié)晶元器件受交替變化內(nèi)應力功效而形成交替變化正電荷。檢驗放大儀將交替變化正電荷開展變換處理后，導出0~5V規(guī)范工作電壓數(shù)據(jù)信號。該工作電壓數(shù)據(jù)信號經(jīng)A/D元器件ADC0832轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)量后傳到微處理器STC89C51。
工作壓力收集采用PTJ204型液位傳感器，其測量范圍為0~150MPa，綜合性精密度為0.1%FS（FS表明全測量范圍）、0.2%FS、0.5%FS、1.0%FS，供電系統(tǒng)電流為DC9~36V。該液位傳感器導出0~5V電流電壓數(shù)據(jù)信號，該工作電壓數(shù)據(jù)信號經(jīng)ADC0832轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)量后輸送給STC89C51。
ADC0832是英國國家半導體公司制造的一種8位屏幕分辨率、雙通道內(nèi)存ADC處理芯片，輸出脈沖信號與TTL/CMOS相兼容，5V開關電源送電時鍵入電流在0~5V中間，輸出功率為250kHz，變換時間為32s，具備體型小、功能損耗低、兼容模式強、性價比高高特性。通常情況下，ADC0832與微處理器的插口應是4條手機充電線，各自為CS、CLK、DO、DI。但因為DO端與DI端在通訊時并沒有與此同時合理并與微處理器的接口類型是雙重的，因此設計方案線路時可將DO和DI并接在一根手機充電線上應用。實際電源電路如下圖5所顯示。

3 系統(tǒng)設計方案
系統(tǒng)程序流程的具體目標有系統(tǒng)檢測、復位、解決電腦鍵盤指令、載入遠程控制設置數(shù)據(jù)信號、表明、常見故障解決等，操作程序如下圖6所顯示。

4 結(jié)束語
該閘閥電動執(zhí)行機構(gòu)自動控制系統(tǒng)選用液晶屏幕表明，不但可以表明閘閥的開、關情況和正常的運轉(zhuǎn)時閘閥的開啟度，還能夠根據(jù)菜單欄設置運作主要參數(shù)，當操作系統(tǒng)出現(xiàn)異常時可以表明出常見故障信息內(nèi)容。該體系具備構(gòu)造簡易靈便、低成本、特性穩(wěn)定性等優(yōu)勢，可考慮工業(yè)生產(chǎn)場所較高的精密度規(guī)定，對其他自動控制系統(tǒng)的制定有著一定的參照和運用使用價值。
論文參考文獻：
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