[发明专利]一种基于高速开关阀的气动泵气压控制系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种基于高速开关阀的气动泵气压控制系统，适用于机械领域。

背景技术

随着自动控制领域的新思想、新算法、新观念的出现和计算机技术的突飞猛进，微电子技术的广泛应用，气压元件及其控制系统也向着数字化方向发展，其中高速开关阀具有较高的开关速度、结构简单、抗污染、抗干扰能力强，并且易于和计算机相连，可以利用软件伺服来取代昂贵的机械构件，实现数字式电气控制。这必将使复杂的传动回路得以大大简化，使控制过程简单灵活可靠。高速开关阀可利用单片机或PLC通过编制合适的软件直接控制，实现对气动系统的直接控制，而成本大为降低，可靠性与静态控制精度得到很大提高，这在开环系统中更为突出。基于数字阀的优点，某气动泵的压力控制系统可采用数字阀，使气动泵的射流管阀入口处的压力稳定在(2.7±0.3)MPa。

发明内容

本发明提出了一种基于高速开关阀的气动泵气压控制系统，采用单片机，设计了气压控制系统硬件结构，开发了驱动电路，该系统具有开闭效果好、功耗低等优点，而且PWM信号频率和占空比均可调节，表明了高速开关阀在气压控制系统中有广泛的使用价值。

本发明所采用的技术方案是。

所述气压控制系统是采用PWM控制方式，在该系统中，由于作用于阀上的信号是一系列脉冲，所以数字阀也只有与高低电平对应的快速切换的“开”和“关”两种状态，而以调节开启时间即通过调节占空比来控制平均流量。

所述控制系统通过键盘操作或者由PC通过串口通信进行控制，键盘的另一个作用是输入设定压力值，单片机会把传感器检查到的电压信号经过A/D转换运算后和设定的压力值做比较，改变其占空比，即入口压力高于设定压力时，增加占空比，让排气时间增长，溢流流量增加，入口压力下降;反之，人口压力低于设定压力时，减小占空比，减小排气时间，溢流流量减小，入口压力上升。

所述控制系统的调压系统主要由高速开关阀、压力传感器、数字控制器三部分组成。压力传感器敏感射流管阀入口处的压力，作为反馈信号输入数字控制器，控制器给出的控制信号经PWM调制后控制开关阀的开关动作，通过改变高速开关阀导通时间的占空比，从而改变调压阀的通气量(时间平均流量)，从而实现调压阀对压力的比例调节功能。根据设计要求，所研制的系统实际是一稳压系统，将射流管阀入口处的压力稳定在2.7MPa。

所述控制系统的控制电路是以某公司的C8051F020单片机为核心，其中C8051F020有64个I/O口。由于C8051F020采用流水结构，与标准的8051结构相比指令执行速度有很大的提高。

所述控制系统的软件设计包括系统初始化程序、键盘管理程序、LCD显示程序、数据采集处理、AID转换程序及PID控制程序、PWM控制程序、定时器中断程序、串口通信程序等模块组成。其中PWM控制程序及PID控制算法是高速开关阀工作的核心。

本发明的有益效果是：该控制系统具有开闭效果好、功耗低等优点，而且PWM信号频率和占空比均可调节，表明了高速开关阀在气压控制系统中有广泛的使用价值。

附图说明

图1是本发明的气压控制系统结构图。

图2是本发明的控制系统程序流程图。

图3是本发明的稳压系统组成原理图。

图4是本发明的高速开关阀外形及结构图。

图5是本发明的控制系统硬件结构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，气压控制系统是采用PWM控制方式，在该系统中，由于作用于阀上的信号是一系列脉冲，所以数字阀也只有与高低电平对应的快速切换的“开”和“关”两种状态，而以调节开启时间即通过调节占空比来控制平均流量。

如图2，控制系统通过键盘操作或者由PC通过串口通信进行控制，键盘的另一个作用是输入设定压力值，单片机会把传感器检查到的电压信号经过A/D转换运算后和设定的压力值做比较，改变其占空比，即入口压力高于设定压力时，增加占空比，让排气时间增长，溢流流量增加，入口压力下降;反之，人口压力低于设定压力时，减小占空比，减小排气时间，溢流流量减小，入口压力上升。由此实现控制压力的目的。