5X00070G04
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公司名：厦门莫格电气自动化有限公司
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控制系统基本原理控制策略摘 要：介绍TMP01可编程温度控制器的工作原理及控制点的设置方法，分析了TMP01在温控和传输中的典型应用电路。项目的实施简介汽车转向泵是一种中汽车的零部件，它由多种零件组成，需要借助不同的设备，按照一定的工序把它们组装起来。在整个过程中，不仅要完成基本的装配，还要对过程中诸如压力、位移、时间等参数进行实时监控，以满足工艺所提出的严格要求，保证装配质量。汽车转向泵自动装配线就是完成上述功能的一组设备，它是由多个工位组成的一条流水生产线，每个工位分别由1台可编程控制器控制，以实现不同的功能。0引言
水、汽、油等流体与产业发展有着密切联系，而流体在产业上的应用离不开管网系统，有管网必然有阀门。随着产业自动化的发展，传统的手工机械调节方式在很多场合已不再适用。要实现管网系统的产业自动化治理，更是离不开电动阀门这个管网系统中的执行机构。在某些应用场合，对阀门的控制不仅仅是简单的开关控制，还涉及到开度控制以及流量等各种关 系控制，这对阀门电动执行机构控制器的智能性提出了更高的要求。文中应用微处理器设计了一种阀门控制系统实现了阀门执行机构控制的智能化。
1系统工作原理和功能
阀门的控制量为阀门开度，在应用场合往往会根据实际需要将阀门开或关，或者开到一定程度，甚至动态的以某种规律开关。在传统的模拟控制方式中用时间、电流的大小来表示阀门的开启角度。由于影响时间、电流(电压)等参数的因素很多，因此显示的开启角度与阀门的实际位置不易达到同步，经常出现明显的误差［3］。同时，简单的模拟量控制提供的信息极为有限，不利于系统的调试和检验。笔者设计的智能型控制系统采用数字化的方法来控制电动执行机构运行。其智能控制器系统构成如图1所示。
采用MOTOROLA公司单片微处理器和外围芯片组成智能化的位置控制单元，接收同一的标准直流信号(如4～20 mA的电流信号)，经信号处理及A/D转换送至微处理器，微处理机将处理后的数据送至显示单元显示调节结果，运算处理后产生的控制信号驱动交流电机。此外，系统带通讯功能，可以接收上位机的指令，进行远程数字控制。同时也可以在智能控制器本地的人机界面上通过菜单和按钮实现现场手动控制。
主要功能描述：
(1)一体化结构设计，直接接收4～20 mA/4～12 mA/12～20 mA/0～5 V/1～5 V等控制信号，输出隔离的4～20mA阀位反馈信号；
(2)具有仿真运行功能，并可根据用户设定的流量特性曲线运行；
(3)控制信号断路故障判定、报警及保护功能。断路故障时可使执行机构或开、或关、或保特、或在0～之间预置的任意值；
(4)数字显示，显示控制信号值、阀位值、故障种别；
(5)RS485远程通讯功能，通过通讯协议在上位机进行编程组态，对过程量、开关量作数据或图形处理。
(6)阀门行程自整定，输进输出模拟信号自校准。
2系统硬件组成
智能控制器根据智能化、可靠性高、抗干扰能力强、本钱低等原则，控制核心采用8位微处理器MC68HC908SR12(SR12)，电机控制的主电路采用电力电子技术实现。SR12具有速度快、功能强和价格低等特点。其高工作频率可达8 MHz，有512字节的片内RAM、12K字节的片内FLASH存储器，14路10位A/D，及SCI、I2C、SPI等通讯接口［1，4］。
系统应用SR12内部的A/D进行阀门位置信号及输进控制信号的采集，利用PWM输出经过滤波后的位置信号，利用I2C总线与外部存储器AT24C08进行通讯存储设置值，利用SCI接口通过M AX485与上位机进行数据交换，充分利用了该芯片的内部资源，节约了本钱。
2.1信号输进部分
利用SR12内部A/D转换，将输进的模拟信号和阀门位置反馈的模拟信号进行量化。采用REF02作为A/D的基准电压，其温度漂移系数为3PPM/℃。
2.2信号输出部分
SR12有3通道8位高速PWM，每个通道有独立的计数器，可选择PWM输进时钟以产生各种PWM 频率，并有自动相位控制。利用其中一路PWM作为模拟量输出信号，其余两路作为电 机控制信号。同时选择I/O口PTB6作为继电器开关量输出的控制信号。
2.3输进输出隔离
系统在产业现场使用时，涉及到各种仪表、传感器及执行机构，会由于各种原因引进信号干扰以及各种危险的强电压信号。为了保证系统的安全，保证检测的正确性和运行的可靠性，采用光耦LOC210对输进输出信号进行隔离，如图2所示。
图2中，左侧有CPU系统的数字地，右侧有外部系统的地。同时，外部系统的电源与内部系统的电源完全隔离。
2.4通讯部分
为了完成产业现场远程控制和组网的需要，系统支持 RS485通讯方式。电平转换芯片采用MAX485。实际工作时，可以与上位机进行远程通讯，进行运行方式设定并监控运行状态。
2.5电机驱动部分
电机的驱动采用电力电子开关双向可控硅BTA16。双向可控硅具有开关速度快、寿命长、无火花和拉弧现象等特点［2］，保证执行机构在高温条件下的长期可靠运行，同时有助于对电机的保护。主电路与CPU之间采用光耦MOC302X驱动，如图3所示，图中ZL为电机负载。
在设计中，MOC3020的二极管前向电流为15 mA,MOC3021和MOC3023分别为8 mA和3 mA，所以可以由MC68HC908SR12的I/O口采用灌电流方式直接驱动。在实际工作时RC吸收回路的实际参数需要根据电机参数(ZL)的不同确定。
需要留意的是，MOC302X的耐压是400 V，假如电机需要工作在380 V下或者电机的反电势比较大时，要选用MOC308X系列。
3软件设计
控制器的软件主要是由主程序、人机界面处理程序及自动调试、故障处理、A /D转换和数据处理、手动操纵故障处理等子程序组成。主程序流程如图4所示。
在执行过程中，判定各种故障状态，发现故障，立即报警显示，同时输出一组继电器开关量信号给用户，并切断电机电源。
系统采用4个键复用的方法实现对系统的控制及参数设定。4个键的定义分别为F(Function)、U(Up)、D(Dowm)、S(Shift)。F为功能键，按此键进进设置菜单，多次按F键后可退出 菜单。U、D键分别代表增加和减小当前数值或进行参数选择，在手动操纵中代表向上或向下指令。S为切换键，可以改变当前输进焦点，配合U、D键，可以很方便的实现任意数字的输 进。
在电机控制算法上采用PID调节，避免了调、振荡的发生，同时可选直接比例控制和比例+步进控制等控制方式，使系统能适用不同类型的电机。
系统的软件设计使得可随时调整阀门两端位置，只要调整好限位开关后作一次自整定(F、S键同时按下10 s)即可，极大地方便了用户。系统还提供RS485通讯协议，用户可以通过上 位机编程控制阀门，使阀门联网通讯及计算机控制更加方便。
4结束语
该系统的各个主要功能模块集中在单片微处理器中，降低了系统的本钱，进步了可靠性，减小了体积，可直接安装于执行器内部而无需改动原机械机构，这不仅方便了现有执行机构的生产，也有利于原有旧设备的改造。同时，系统的硬件设计充分考虑了产业现场的环境情况，采取了完善的抗干扰措施和故障保护措施，使系统能适用于产业现场的环境。
该系统已实际投产，目前在各种产业环境下运行良好
ALLEN BRADLEY 150-A35NBD SMC PLUS SER.?A 40888-304-51
ALLEN BRADLEY SMC PLUS 150-A35NCDE SER.?B
FANUC A16B-2200-0131/05B & A16B-1600-0280/02A
HIGH IMPENDANCE DIFFERENTIAL RELAY 12PVD21B1A
Allen Bradley Loop Controller Cat# 1771-LC1/B
ELECTRO-CRAFT/RELIANCE 9101-2161/PDM-10?SERVO DRIVE IQ-2000
Allen Bradley Sys.Mod. Motion Control Cat R74102-171-24
Reliance Processor Part# 57407
Reliance 24V AC/DC Input Part# 57415
ABB Robotics Module?Part# SAF-02
Allen Bradley 240V Drive Cat# 1336S-AQF30-AA-EN4
National Broach & Machine Spiral Angle Eccentricity
GFM PLC Board K4 SXB1
GFM PLC Board K4 INT?Used
GFM PLC Board K5 SXME
GFM PLC Board K1 SXR?Used
GFM PLC Board K5 VID?Used
GFM PLC Board K5 VID1
GFM PLC Board K5 SXME1
Control Techniques Dynamax Drive V220ICD-R 3HP
YASKAWA DISCT-J478?STAND ALONE MODEM
Ge FANUC BOARD A16B-1210-0950/01A A16B-1210-0950
REXNORD STEARNS 105606100QF MOTOR BRAKE?25 LB-FT NIB
Allen Bradley 1785-L40B/E and 1785-ENET/A Coupled E01
SICK CLV295A0012 OPTIC LASER
Siemens 3RK1300-1AS01-0AA1 Profibus Starter EM 300 DS
Reliance Automate 15?Programable Controller M/N 45C15
Allen Bradley Power?Flex 70 Cat# 20AD3P4F1AYNNENN
Allen Bradley AC Drive Cat# 1333-ZAA Nice shape Surplus
General Electric Microversa Trip Plus Cat# AKO25C3F0602
Square D Symax 600 Processor 8020 SCP-632X
GFM Power Supply K4?FKA1
GFM PLC Board K5 SXU?Used
GFM PLC Board K1 SXR?Used
Conair Circuit Board?Part# 107-213-01
FUJI ELECTRIC POSTOP?DRIVE PSR220ND
General Electric Microversa Trip Plus Cat# AKO25C3F0602
Hammelmann Pressure?Regulating Valve 00.05892.0022 Operating?Pressure: 1000 bar
Enerpac CYL 2600 Lbs?D/A Swing Part# STLD-121 NIB
ALLEN BRADLEY 2707-L8P2 DTAM PLUS
SWEODRIVE A.C. SERVO?AMPLIFIER 604-1020-170 0604862
BASLER ELECTRIC BE1-59N SOLID STATE PROTECTIVE RELAY BE159N?A7EE1JD0N0F
FANUC OPERATOR PANEL A02B-0303-C231
Allen Bradley Peer Comm. Link Cat# 1784-KTK1
Marposs Column Display Unit E4N LVDT 7650012110
Omron 3F88M-116A Servo Positioner Drive?Used
Banner Presence Plus?Pro Controller Model# PPCTL
GE 25 Amp Spindle Drive 44A963096-G02 CA1
Uticor Q2 Panel Part# Uticor 100G-UB1012R1 Works
Square D PLC Class 8050 Type DCPU-11
Fanuc SDU1 Detector?Module Part# A02B-2036-C203
GE Fanuc Processor Part# IC600CM554A
Fanuc Board Part# A16B-2100-0100/06B CHIPPED
Fanuc PC Circuit Board Part# A20B-2100-0210
6 Unlabled Indramat?cables No Part #'s
Axidyne Axiom Plus PV10 Drive Part# 3604-9639
Modicon Assy. Motion?Module AS-B885-101?Used
Magnetek GPD503 DS317 15HP
Allen Bradley 1336-B003-EAD-FA2-L3-S1 ACDrvie
ALLEN BRADLEY 1336-B007-EOD-L3
Reliance AC Servo Drive Vectrive VCIB-06?Used
Allen Bradley 2700A-M2 NIB
ABB Power Board YTE?102C YT213001-AC/5 Refurbished
Bosch Proportional Amp Part# 0 811 405 031
Fanuc Control Board?Part# A20B-0006-0700/03A
Omron R88D-UA20H AC?Servo Drive
Omron R88D-UA12HA AC?Servo Drive
ALLEN BRADLEY 1336E-BRF15-AA-EN -HA2-L7E
BOSCH SERVO DRIVE PSS 5000(1070081259-100)
Modicon Communications Slave Part# J474?Used
Magnetek Dynamic Resistor Part# EDB4077FT-WL New Surplus Never Installed
Siemens Simatic Net?Comm. Processor Cat#6GK7-342-5DA01-0XE0?NIB
BALDOR SWEODRIVE 504Q-510-277-S001
TELEMECANIQUE ALTIVAR 58 ATV58HU72N4Z
ALLEN BRADLEY 140093?CONTROL BOARD
Keyence Camera Model# CV-020 W/ 16mm 1:1.6 Lens
Siemens Circuit Board Cat# 6FX1122-1AC02Used
Allen Bradley Circuit Board Cat# 8000-GDBZ
Control Techniques Drive EN-204 Part# 960500-10
GE Fanuc 90-30 Motion Mate Part# IC693DSM314-AC
Allen Bradley Drive?Cat# 1336F-BRF75-AN-EN
Fanuc Circuit Board?A16B-2202-0730/04CA16B22020730/04C
ALLEN BRADLEY 8000 CNC COMMUNICATIONS MODULE 8000 KAGM
Allen Bradley Panelview 550 K5A1 Series?B Rev B Frn1.03
Siemens Circuit Board Cat# 6FX1118-4AA01Used
Allen Bradley Circuit Board Cat# 8000-AGWZ
S&C Fuses Cat# SM-4Z?14.4 -17.0 KV w/ Silencer
Vickers Proportioanal Valve KHD4V3
TASC DRIVES SL132?OULTON SL
Fanuc Main CPU Card?Part# A16B-3200-0040/06D
Allen Bradley Control Module for SMC Softstart Cat# 4088-313-51 Refurbished
ALLEN BRADLEY 1336F-BRF75-AA-EN4
ALLEN BRADLEY 150-A24NB-8B4 SER. A SMC-2
Siemens PLC W/ Eprom?Part# 6FX1120-2CA00Used
FANUC A16B-1211-0901-14B PMC-M
ALLEN BRADLEY 1336F-BRF75-AA-EN-LA5-L6
ALLEN BRADLEY 1336S-BRF100-AN-EN4-HAP-L5?AC DRIVE 10HP
Telemecanique Altivar 16 W/ Inductor Part# ATV16U29N4
helios Modular Power?Rectifier
Mitsubishi Mem Card?W/ PLC Type MEM-A0 and MC413-2
Mitsubishi CNC Power?Supply PD19A
Reliance Isolated Analog Output Part# 57C410A
Allen Bradley Memory?Module Cat# 8000-MBUsed
Allen Bradley Co-Processor Cat# 1785-05G/B
General Electric Circuit Board Cat# 193X703ADG04
Mitsubishi Meldas Control Board Part# MC323
Allen Bradley Driver?Board Cat# 50905-001 Rev 03
Kollmorgen Servo Star # CR06200
GE AF-300B 7.5HP 6VAF343007B-A2
ALLEN BRADLEY 1336S-BRF100-AN-EN4 AC DRIVE 10HP
ALLEN BRADLEY 1332-BAA ADJUSTABLE FREQUENCY DRIVE 1332BAA
ALLEN BRADLEY OPERATOR INTERFACE 2711-T10C15 SER. C REV. D
ATLAS COPCO COMPRESSOR ELEKTRONIKON SYSTEM CONTROL MODULE 1900-0598-23
COMPUMOTOR SX8-DRIVE?SERVO DRIVE MICROSTEP
ALLEN BRADLEY 6155R-NS2KH VERSA VIEW 200R
GENERAL ELECTRIC AF-300B 5HP DRIVE 6VAF343005B
*LOT OF 3* PILZ PSS?SB DI16 MODULE REMOTE I/O SAFETYBUS P 16 DIGITAL INPUT
GE FANUC A02B-0303-C205 Position Detector I/F Unit
TELEMECANIQUE SQUARE D ATV58HU72N4XZ ALTIVAR 58 TRX DRIVE 7HP 460V
Reliance Electrical?Power Supply 57491 Model# ES281CMB
Telemecanique Contactor LC1F400 Looks great
Modicon PC-0984-680?cpu
Allen Bradley Control Keyboard Int. Cat#?8000-VAD
Allen Bradley Digital I/O Module Cat# 8000-IOA
Allen Bradley 1 HP Drive Cat# 1336S-BRF10-AA-EN5
Parker / Norco Filter Part# ILP-HP-B-DI?used
Allen Bradley Drive?Cat# 1336S-BRF20-AN-EN-HA2-L6E
Fanuc Servo Amplifier Part# A06B-6058-H004
Atlas Copco Servo Drive QMM 340 25 4240?0308 81
Siemens Operator Panel OP5-A2 Part# 6AV3505-1FB12 Works
ABB ACS600 ACS601-0006-5-000B1200000
SWEODRIVE POWER SUPPLY 604-PS75 0604006
ALLEN BRADLEY 1332-AAA ADJUSTABLE FREQUENCY DRIVE
2755-L4F10 Allen Bradley Laser Scanner Head
Keba Teach Pendant HT4-1K2 25369
SIEMENS KLTA 336 6ES5336-0AA11 TEXT DISPLAY
Fanuc Power Supply A20B-0006-0760/02A
TELEMECANIQUE D10S4H?DISCONNECT SWITCH
YASKAWA CPCR-MR01C SERVOPACK SERVO DRIVE?CPCRMR01C
BASLER ELECTRIC BE1-51 G1E Z2P A1N1F PROTECTIVE OVERCURRENT RELAY
BASLER ELECTRIC BE1810/U SOLID STATE PROTECTIVE RELAY T3EE1JB7N1F
KOLLMORGEN SERVODISC?DC MOTOR 00-412C06-011 TYPE U12BL-C/RSLV/GH
TELEMECANIQUE ATV-31HD11N4 DRIVE 15HP 380/500V
MODICON AS-B875-102?ANALOG INPUT *NICE
ALLEN BRADLEY 1771-QD INJECTION CONTROL?MODULE
Allen Bradley ControlLogix 1756-L1/A WITH M1/A
Cutler Hammer Part#?HMCP400X5WM01S10Y07?Used 400 A 3P
Sew Movimot Type MQD32A/MM22C-503-00/230G 0/AGB
Square D PLC Class 8050 Type LCSI-15
Siemens Slave Board?Cat#6FX1111-0AR02
Fanuc Servo Encoder?Part# A860-0360-V501Used
Indramat Bleeder Module Part# TBM1.2-20-W1/115
Ingersoll Rand DC Motor System Part# 93972693
Cincinnati Electrosystems Model# 9250SA?Used
ALLEN BRADLEY 1770-M11 PROCESSOR MASS STORAGE
Siemens Circuit Board Cat# 6FX1118-4AB01Used
Allen Bradley Digital I/O Module Cat# 8000-IOBD
Allen Bradley Driver?Board Cat# 50399
Modicon Controller Part# AS-P464
Allen Bradley Data Handling Module Cat#?1774-DH2
Allen Bradley Communication Adapter Cat#1774-KA
Fanuc Profibus Board?Part# A20B-8001-0500
Fanuc Servo Amp Board Part# A20B-1003-0090
IMPULSE ?QUANTUM 4017-AFQ Crane Control
GE AF-300 6VAF343001B-A2
Fanuc A06B-6050-H002?Velocity Control Unit
ALLEN BRADLEY 1770-M10 UNIVERSAL MASS STORAGE
ALLEN BRADLEY 1332-CAA ADJUSTABLE FREQUENCY DRIVE
VERSATEX INDUSTRIES?VT-16 VERSATROL ELECTRONIC AUTOMATIC POWER FACTOR CONTROLLER
Allen Bradley Memory?Module Cat# 1774-MAUsed
Siemens Simatic S5 Cat# 6ES5 101-8UA13 W/ Eprom
GE FANUC HORNER ELECTRIC HE693OIU190F
ABB Circuit Board DSQC 223 YB 560103-BD?Refurbished
Allen Bradley Prosoft ASCII Serial Comm?Mod MVI71-GSC
Fanuc Power Unit Part# A16B-1310-0010-01Used
Allen-Bradley 1336-B015-EAE-S1 15HP
Reliance 3RA2002 Servo Drive Type HR2000/BLA-08
ALLEN BRADLEY 150-A24NBDD 150A24NBDD SER. B
TOSHIBA VT130G3U4035?TRANSISTOR INVERTER?G3 TOSVERT-130
Fanuc Servo Board Part# A16B-2200-0780/06C
ALLEN BRADLEY 5HP AC?DRIVE 1336-B005-EOD-FA2-L3-S1
Sick Optic Barcode Scanner Cat# CLV210A1000
Fanuc Servo Board A20B-1000-0560/13 Rec.?R
Kuka Power Supply Model PS30/135I
Fanuc/Hitatchi Memory Board Part# A16B-1211-0091/07D
Marcie Electric Transformer Disconnect P/N AB1500S NIB
Square D PLC Class 8050 Type Dmem-15
Fanuc/Hitatchi Memory Board Part# A16B-1211-0091/05C
Allen Bradley 2700C-S1
Flotronics Prop. Valve Control Card Part# FTH-150-502
Modicon Cyberline PLS4 Power Supply Part# 110-0111
Modicon Fiber Optic?Repeater Part# 490 NRP 254 00
