液压驱动阀门的控制设计与探究

　　阀门是一种控制流体介质的辅助工具。流体管线传输中对量的控制主要由阀门的开合来达到,阀门作为直接的执行元件满足我们对输送量的要求。传统上对阀门的控制主要指开与关,几乎没有涉及到开关多少的问题,虽然手动可以达到开关量的要求,但对量的把握不准确。随着经济的发展,控制也向精确化、智能化方向前进,流体工业中根据管道内的压力、流量来调节阀门开度或直接使阀门达到一个开度已成为一种要求。为此,需要在驱动装置中加上一些控制部件组成阀门自动控制系统使驱动变得可调,进而使阀门开度可调。

　　1 控制系统原理

　　图1为阀门控制系统原理图。阀门的开度信息通过管道压力、流量或阀芯轴角位移等方式由信号传感器/感知0给出电信号,此信号经信号调整电路放大、滤波,再通过模/数转换被主控器获取,主控制器将它与预先给定输入值比较给出控制信号,控制信号再经过数/模转换及隔离放大(此由驱动电路实现)等环节直接控制控制元件。图中传感器可以是压力传感器、流量传感器或角位移传感器等,相应输出信号有电流、电压等方式。主控制器可有多种选择。自主开发从经济考虑可选用单片机,单片机开发简单,有成套经验可寻,应用广泛的如MCS-51等芯片也容易买到。下面给出的是一种基于单片机的液压驱动部分回转阀门控制系统设计。

　　2 硬件组成

　　2.1 机械部分[4]

　　图2示为机械部分原理图,控制以管道中压力信号为基准。阀门3是部分回转阀门球阀或蝶阀,驱动方式液压驱动。阀门转动实现通过液压缸2活塞轴与阀门轴配合的齿轮齿条机构把活塞的左右移动变为阀门的开合回转达到。液压缸通常能输出很大的力或力矩,单位功率重量轻,结构尺寸小,反应速度快、稳,需大力矩阀门常用。流体管道上安装的压力传感器1把信号送给单片机控制器,单片机先给出一信号启动油泵8,液压油通过数字式换向阀4达到液压缸的左缸或者右缸,推动活塞移动从而打开或关闭阀门。图中换向阀是步进电机驱动的数字式方向阀。

　　2.2 电路部分[1]

　　电路部分主要是单片机系统的设计,如图3示电路原理图。

　　主模块以80C52芯片为核心,自带8K的ROM,作系统CPU可不必外扩程序存储器,减少电路。外接12MHz晶振,扩展了8K的数据存储器,以满足重要参数和采集的压力数据的存储。为掉电保护功能,系统采用高速数据不挥发SRAM作数据存储器,如DCM0064。上电复位和手动复位功能由电源监视芯片MAX813L实现。接口电路芯片由高位地址线P215、P216、P115对应选通,主要有数据存储器芯片6264,键盘及显示芯片8279和信号输入用芯片74HC373。