基于dsPIC6014A的總線型液壓比例電磁閥控制器設計

劉洪亮

中石化石油工程機械有限公司第四機械廠，湖北 荊州 434024長江大學機械工程學院，湖北 荊州 434023

皮華峰

(湖北禹鼎建設工程有限責任公司，湖北 武漢 430070)

凡創

基于dsPIC6014A的總線型液壓比例電磁閥控制器設計

劉洪亮

中石化石油工程機械有限公司第四機械廠，湖北 荊州 434024
長江大學機械工程學院，湖北 荊州 434023

皮華峰

(湖北禹鼎建設工程有限責任公司，湖北 武漢 430070)

凡創

(蘇州中材建設有限公司，江蘇 昆山 215300)

[摘要]隨著比例電磁閥在工業領域的發展，越來越多的控制系統對比例電磁閥提出了控制精確以及總線控制的要求。以dsPIC單片機為核心，將集成驅動芯片BTS 724G作為液壓比例電磁閥直接驅動芯片，設計了一種總線式液壓比例電磁閥控制器。憑借強大的總線支持，該控制器可以極大擴展遠程控制功能，具有可靠性高、驅動能力強、故障監測功能多等優點，特別適用于比例電磁閥故障診斷要求較高且數量較多的場合。

[關鍵詞]比例電磁閥；dsPIC單片機；CAN總線

圖1　控制電流與閥芯行程　　　　　　　圖2　控制電流與控制流量　關系曲線圖　關系曲線圖

圖3　信號放大器結構圖

液壓比例電磁閥被大量應用于液壓控制系統，其通過控制液壓比例電磁閥的閥體移動來使液壓油進入不同排油管，進而推動活塞桿并帶動機械裝置運動。在油田車輛中，使用較多的為兩位三通式液壓比例電磁閥，控制部分主要集中在對液壓比例電磁閥中比例電磁鐵的控制，且比例電磁鐵的吸力在有效行程范圍內和線圈的電流或電壓大小具有線形關系[1]。液壓比例電磁閥相關參數如下：額定電壓為24V；冷態電阻27.2Ω；冷態電流0.88A；極限電流0.63A；冷態功率21W；自振頻率40~70Hz，控制電流與液壓比例電磁閥的閥芯行程及控制流量關系曲線圖分別如圖1和圖2所示。

液壓比例電磁閥的控制形式包括電壓信號控制和電流信號控制。由于液壓比例電磁閥的控制信號較大，一般都需要配備專門的信號放大器對控制信號進行放大，其結構圖如圖3所示。

上述配置使得系統調試維護和擴展上增加了難度，為此，在穩定實現液壓比例電磁閥驅動的同時，筆者提出了一種基于dsPIC30F6014A單片微機的總線式液壓比例電磁閥的控制解決方案，以實現CAN總線以及EtherNet/IP總線直接控制液壓比例電磁閥的功能，同時為現有控制系統直接控制液壓比例電磁閥并大量減少系統配置提供一種可行方法。

1總線型液壓比例電磁閥控制器結構框架

圖4　總線型液壓比例電磁閥控制器結構框架圖

總線型液壓比例電磁閥控制器結構圖如圖4所示，其電路組成包括dsPIC30F6014A單片微機的 PWM( 脈沖寬度調制)產生電路、驅動電路和總線電路3部分。該控制器采用PWM控制液壓比例電磁閥，因為PWM 控制功率輸出級為開關型結構，而且控制器整體功耗小，同時PWM驅動信號中能夠包含同頻率脈動量，可以在一定程度上增強控制器的抗干擾能力。該控制器結構以dsPIC30F6014A單片機為核心，其具備CAN總線和EtherNet/IP總線功能，可以輸出8路PWM控制信號，且信號直接經過集成驅動芯片BTS724G，以此控制比例電磁鐵的吸力行程范圍，從而控制液壓比例電磁閥。因此，采用上述方式可以增強系統的可擴展性和維護性。

總線型液壓比例電磁閥驅動采用集成驅動芯片BTS724G，其內置N 通道半導體場效應晶體管(MOSFET)柵極驅動器和電荷泵垂直功率晶體管，適用于具有高浪涌電流的負載，可替代機電繼電器、熔斷器和分立電路，可以兼容CMOS輸入，也可以使感性負載快速退磁，具有較寬的工作電壓范圍，且保護功能(包括短路保護、電流限制保護和過載保護)完善[2]。此外，BTS724G同時具有診斷反饋與開漏輸出以及在關閉狀態下的開路負載檢測功能，4個通道的輸出狀態由2個狀態輸出端口進行檢測，其中OUT通道輸出作為液壓比例電磁閥的電流調節器。由dsPIC30F6014A單片機輸出的PWM信號來控制4個通道的輸出電流大小，BTS724G工作電壓范圍為5.5~40V，系統設計電壓為24V。在4個通道都被激活的情況下，BTS724G導通電阻為22.5mΩ；當只有1個通道被激活時，BTS724G導通電阻為90mΩ，額定幅值電流最大可達3.3A，因而完全滿足液壓比例電磁閥的控制要求。

2硬件電路設計

2.1驅動電路

圖5　總線型液壓比例電磁閥控制器驅動電路圖

總線型液壓比例電磁閥控制器通過在dsPIC30F6014A單片機內部16位特殊功能寄存器 OCxCON中設置相應的位，選擇PWM 模式，輸出8路PWM控制信號(OC1~OC8)，經BTS724G可同時控制8路液壓比例電磁閥。該控制器驅動電路圖如圖5所示，集成驅動芯片BTS724G結構圖如圖6所示。其中，IN1~IN4為PWM邏輯電平輸入通道，ST1/2為第1通道和第2通道的診斷反饋通道，ST3/4為第3通道和第4通道的診斷反饋通道；OUT1~OUT4為驅動輸出通道，4個功率輸出通道由開漏輸出的CMOS管組成，自帶短路、過載、電流限制等保護，通過驅動芯片內部集成的鉗位二極管，確保控制器在關閉狀態下負載能處于開路狀態。dsPIC30F6014A單片機產生的PWM信號經過BTS724G驅動放大，通過改變控制器產生的PWM輸入信號的占空比來改變OUT1~OUT4的控制電流輸出，從而控制液壓比例電磁閥。

2.2CAN總線接口電路

總線型液壓比例電磁閥控制器的CAN總線接口主要包括CAN總線收發器和總線通訊控制器2部分，其中CAN總線收發器采用Philips公司的半導體收發器PCA82C250，由其實現物理媒體連接子層、物理信令子層和數據鏈路層之間的連接[2]。此外，為實現與控制器之間的電氣隔離，在總線電路設計中增加高速光耦芯片HCPL0720；為減少總線通訊傳輸中的誤碼率，在總線輸出端增加偏置電阻R8和R7使總線保持高阻態[3]。CAN總線接口電路圖如圖7所示。

圖6　集成驅動芯片BTS724G結構圖　　　　　　　　　　　圖7　CAN總線接口電路圖

3軟件設計

圖8　總線型液壓比例電磁閥控制器　程序流程圖

總線型液壓比例電磁閥控制器自帶CAN總線和EtherNet/IP總線，可以通過總線控制液壓比例電磁閥，軟件程序在初始化后檢測系統是否有反饋故障請求，當系統存在故障時，控制器根據相應代碼查找并處理故障，然后查看總線是否有數據請求，檢測是否需要打開液壓比例電磁閥，如有請求，則通過計算輸出PWM占空比以進行輸出控制[4]。該控制器程序流程圖如圖8所示。

4應用效果

總線型液壓比例電磁閥控制器技術參數表如表1所示，其控制性能曲線如圖9所示。由圖9可知，該控制器具備調節啟動時間斜坡的功能，憑借該功能可以有效阻止流速突然發生變化而引起的水擊現象[5]。由于總線型液壓比例電磁閥控制器具有可靠性高、驅動能力強、故障監測功能多等優點，因而特別適用于故障診斷要求較高、比例電磁閥數量較多的場合，可以在相關生產領域推廣應用。

圖9　總線型液壓比例電磁閥控制器性能曲線圖

供電電壓范圍/V15~30允許電壓波動性/%5電流消耗/A最大2.2總線協議類型CAN協議MODBUS協議EtherNet/IP協議斜坡時間調節范圍/s0~5環境溫度/℃-40~85連接安裝方式NS15導軌安裝

[參考文獻]

[1]劉忠信.一種低成本的比例電磁閥控制系統[J].工業儀表與自動化裝置，2005，34(6):66~67.

[引著格式]劉洪亮，皮華峰，凡創.基于dsPIC6014A的總線型液壓比例電磁閥控制器設計[J].長江大學學報(自科版)，2015,12(16)：39～42.

34 Recognition of Fake Evaluation Based on Multi-dimensionality Feature Weight

Huang Subin, Xiu Yu, Zhao Senyan, Wang Qiansong(AnhuiPolytechnicUniversity,Wuhu241000)

Abstract:Online goods evaluation is important basis for consumers to make a purchase decision.Consequently, consumers faces with more and more fake evaluations.In consideration of the problem, an online fake evaluation based on multi-dimensionality feature weighting is presented.Firstly, in this paper the usefulness of information from online shopping is analyzed, and nine important features that are conducive for the classification of three dimensions of commodity, reviewer and reviews are chosen.Secondly, the feature weighting based on Fisher Criterion is used for detecting fake evaluation.Finally, the experimental results show that the propose method is effectively.

Key words:fake evaluation; feature selection; feature weighting; Fisher criterion

[文獻標志碼]A

[文章編號]1673-1409(2015)16-0039-04

[中圖分類號]TP273;TH137.52