專(zhuān)利名稱(chēng)：通用型流體控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種流體控制裝置，尤其是一種通用型流體控制裝置。
背景技術(shù)：
流體控制裝置(含液壓控制和氣壓控制)，其專(zhuān)用性仍然很強(qiáng)，使用靈活性差，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，系統(tǒng)的集成性、可靠性差。對(duì)不同的甚至相近的應(yīng)用，需要為其專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)控制裝置，或者另外增加控制器。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種通用型流體控制裝置，可同時(shí)作為液壓控制系統(tǒng)和氣動(dòng)控制系統(tǒng)的控制裝置，應(yīng)用于流程工業(yè)過(guò)程控制、包裝機(jī)械、機(jī)器人、工程機(jī)械及流質(zhì)輸送等領(lǐng)域。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種通用型流體控制裝置，包括單片機(jī)、程序存儲(chǔ)器、非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、顯示器和2路PWM功率驅(qū)動(dòng)輸出，本裝置還包括過(guò)程控制器和位置控制器、一路0-5V的模擬電壓輸入信號(hào)接口、一路0-10V的模擬電壓輸入信號(hào)接口、二路0/4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)模擬電流輸入信號(hào)接口、CAN總線(xiàn)接口、接口特性描述器和物理特性描述器，上述接口既可作為給定輸入信號(hào)接口，也可以作為反饋信號(hào)輸入接口。單片機(jī)分別與非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、顯示器、2路PWM功率驅(qū)動(dòng)輸出、一路0-5V的模擬電壓輸入信號(hào)接口、一路0-10V的模擬電壓輸入信號(hào)接口、二路0/4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)模擬電流輸入信號(hào)接口、CAN總線(xiàn)接口、過(guò)程控制器和位置控制器連接。本裝置提供了2路PWM輸出，能夠設(shè)置為單路或二路工作。過(guò)程控制器和位置控制器的控制算法為了適應(yīng)系統(tǒng)的要求也可自動(dòng)調(diào)整。本控制裝置內(nèi)部可以單獨(dú)使用一個(gè)位置控制器。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于本項(xiàng)目裝置采用液壓控制技術(shù)、氣動(dòng)控制技術(shù)，以及微計(jì)算機(jī)微電子技術(shù)，控制系統(tǒng)參數(shù)自組織和自尋優(yōu)原理方法等，并將系統(tǒng)組態(tài)技術(shù)引入到控制裝置和控制器的設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)了控制器控制算法及控制結(jié)構(gòu)的重構(gòu)。本項(xiàng)目裝置主要應(yīng)用于以氣動(dòng)控制和液壓控制作為控制手段的位置控制系統(tǒng)或內(nèi)含位置內(nèi)環(huán)的過(guò)程控制系統(tǒng)，如機(jī)器人的各種運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(行走機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)或機(jī)械手等)、工程機(jī)械、包裝機(jī)械、自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)和流程工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)等。本裝置可以直接驅(qū)動(dòng)電液比例閥、高速液壓開(kāi)關(guān)閥和液壓數(shù)字閥，組成液壓控制系統(tǒng)，用于對(duì)工程機(jī)械、機(jī)器人的控制等。本裝置還可以直接驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)比例閥、高速氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥和氣動(dòng)數(shù)字閥，組成氣動(dòng)控制系統(tǒng)，用來(lái)對(duì)流程工業(yè)過(guò)程控制、包裝機(jī)械、機(jī)器人和流質(zhì)的輸送控制等。本裝置具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)重組功能，包括控制算法重組功能、物理特性描述功能和接口特征描述功能等。本裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)要求進(jìn)行調(diào)整組合，并具有網(wǎng)絡(luò)通信功能，能同智能儀表一起構(gòu)成設(shè)備層的控制網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)能與上層網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。


圖1為本實(shí)用新型通用型流體控制裝置方框圖；圖2為本實(shí)用新型通用型流體控制裝置位置控制系統(tǒng)方框圖；圖3為本實(shí)用新型通用型流體控制裝置過(guò)程控制系統(tǒng)方框圖；圖4為本實(shí)用新型通用型流體控制裝置應(yīng)用實(shí)例方框圖；圖5為本實(shí)用新型通用型流體控制裝置內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)方框圖。
具體實(shí)施方式
本通用型流體控制裝置在流程工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)中使用時(shí)，過(guò)程控制器6與傳感器10、位置控制器5連接，位置控制器5與氣閥7和位置反饋信號(hào)8連接，傳感器10與工業(yè)閥9連接。
本裝置與其前向通道的接口包括一路0-5V的模擬電壓輸入信號(hào)接口12、一路0-10V的模擬電壓輸入信號(hào)接口13、二路0/4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)模擬電流輸入信號(hào)接口14、CAN總線(xiàn)接口11，上述接口既可作為給定輸入信號(hào)接口，也可以作為反饋信號(hào)輸入接口。使用時(shí)根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的需要，進(jìn)行物理連接，并通過(guò)軟件設(shè)置，使其有效工作。本裝置中控制算法，可以滿(mǎn)足應(yīng)用系統(tǒng)特性的要求，本裝置中含PID控制算法，其算法參數(shù)可以手工設(shè)置，也可通過(guò)所提供的參數(shù)自搜索自動(dòng)設(shè)置；FUZZY控制算法，其推理規(guī)則不變，控制表可根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的要求修改；最小方差控制——自校正控制算法。本裝置能夠?qū)鞲衅鬏敵龅姆答佇盘?hào)與被測(cè)信號(hào)之間的關(guān)系進(jìn)行設(shè)置及校正，如被測(cè)量的量程、被測(cè)量與反饋信號(hào)是正比、反比或者非線(xiàn)性關(guān)系等，可進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置校正。本裝置提供了二路PWM輸出15(直流24V，電流小于1A)，根據(jù)實(shí)際需要能夠設(shè)置為單路、雙路工作。
本裝置可直接驅(qū)動(dòng)的控制閥有液壓比例控制閥、液壓數(shù)字控制閥、液壓高速開(kāi)關(guān)閥、液壓伺服閥；氣壓比例控制閥、氣壓數(shù)字控制閥、氣壓高速開(kāi)關(guān)閥、氣壓伺服閥?？蓪?duì)所用的控制閥死區(qū)等非線(xiàn)性進(jìn)行校正?？刂蒲b置配置了較大的存儲(chǔ)容量，以存儲(chǔ)上述提到的各種應(yīng)用系統(tǒng)所需的參數(shù)、數(shù)據(jù)和程序。
本控制裝置內(nèi)部主要有兩個(gè)控制器過(guò)程控制器和位置控制器。根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的需要，可以單獨(dú)使用一個(gè)位置控制器，也可以?xún)蓚€(gè)都使用。兩個(gè)控制器的控制算法為了適應(yīng)系統(tǒng)的要求可自動(dòng)調(diào)整或人工調(diào)整。本裝置還包括接口特性描述器、物理特性描述器，以滿(mǎn)足不同的應(yīng)用要求。接口特性描述器，用于對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的連接關(guān)系進(jìn)行描述，使本裝置能夠與應(yīng)用系統(tǒng)的其它部件在物理上進(jìn)行有效連接，如給定信號(hào)是位置信號(hào)還是過(guò)程信號(hào)，從何通道引入、量程是否合適、控制形式是雙作用還是單作用等。物理特性描述器，用于對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的特性參數(shù)進(jìn)行描述，使本裝置能夠?qū)?yīng)用系統(tǒng)的被控對(duì)象進(jìn)行有效的控制，如系統(tǒng)元部件的特性、死區(qū)的大小等。上述兩個(gè)描述器具體實(shí)現(xiàn)本控制裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重組。
權(quán)利要求1.一種通用型流體控制裝置，包括單片機(jī)(1)、程序存儲(chǔ)器(2)、非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(3)、顯示器(4)、2路PWM功率驅(qū)動(dòng)輸出(15)，其特征在于本裝置還包括一路0-5V的模擬電壓輸入信號(hào)接口(12)；一路0-10V的模擬電壓輸入信號(hào)接口(13)；二路0/4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)模擬電流輸入信號(hào)接口(14)；CAN總線(xiàn)接口(11)，上述接口既可作為給定輸入信號(hào)接口，也可以作為反饋信號(hào)輸入接口；一路0-5V的模擬電壓輸入信號(hào)接口(12)、一路0-10V的模擬電壓輸入信號(hào)接口(13)；二路0/4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)模擬電流輸入信號(hào)接口(14)、CAN總線(xiàn)接口(11)、程序存儲(chǔ)器內(nèi)有過(guò)程控制器(6)、位置控制器(5)、接口特性描述器、物理特性描述器；單片機(jī)(1)分別與程序存儲(chǔ)器(2)、非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(3)、顯示器(4)以及2路PWM功率驅(qū)動(dòng)輸出(15)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型流體控制裝置，其特征在于本裝置提供了2路PWM輸出(15)，能夠設(shè)置為單路或二路工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型流體控制裝置，其特征在于本控制裝置內(nèi)部可以單獨(dú)使用一個(gè)位置控制器(5)。
專(zhuān)利摘要一種通用型流體控制裝置，包括單片機(jī)、程序存儲(chǔ)器、非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、顯示器和2路PWM功率驅(qū)動(dòng)輸出、過(guò)程控制器和位置控制器、一路0－5V的模擬電壓輸入信號(hào)接口、一路0－10V的模擬電壓輸入信號(hào)接口、二路0/4－20mA的標(biāo)準(zhǔn)模擬電流輸入信號(hào)接口、CAN總線(xiàn)接口、接口特性描述器和物理特性描述器。裝置主要應(yīng)用于以氣動(dòng)控制和液壓控制作為控制手段的位置控制系統(tǒng)或內(nèi)含位置內(nèi)環(huán)的過(guò)程控制系統(tǒng)，如機(jī)器人的各種運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(行走機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)或機(jī)械手等)、工程機(jī)械、包裝機(jī)械、自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)和流程工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)等。
文檔編號(hào)F15B13/00GK2639591SQ0324115
公開(kāi)日2004年9月8日 申請(qǐng)日期2003年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月3日
發(fā)明者袁坤, 郭小和, 劉志和, 徐彬, 朱劍英 申請(qǐng)人:南昌航空工業(yè)學(xué)院