一種基于DSP的雙動(dòng)液壓試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)技術(shù)方案

一種基于DSP的雙動(dòng)液壓試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)，采用TMS320LF2407A作為控制系統(tǒng)的核心，充分利用它的運(yùn)算速度和豐富的外設(shè)資源，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)電路，同時(shí)系統(tǒng)的控制質(zhì)量顯著改善。PC機(jī)做為上位機(jī)為用戶提供了友好的人機(jī)交互界面，方便操作者使用。該控制系統(tǒng)輸入信號(hào)包括開關(guān)信號(hào)、壓力傳感器信號(hào)和位移傳感器信號(hào)等，輸出信號(hào)包括液壓機(jī)停止工作信號(hào)、電磁換向閥的換向信號(hào)和電液伺服閥控制信號(hào)等。

A control system of double action hydraulic test machine based on DSP

A DSP based double acting hydraulic testing machine control system, using TMS320LF2407A as the core of the control system, make full use of the computing speed and abundant peripheral resources, greatly simplifies the system circuit, and the control quality of the system significantly improved. As a host computer, PC provides a friendly human-computer interaction interface for users to use. The input signal of the control system comprises a switch signal of pressure sensor signal, and a displacement sensor signal, the output signal includes a hydraulic machine stop signal, the electromagnetic valve of the reversing signal and the electro-hydraulic servo valve control signal.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種基于DSP的雙動(dòng)液壓試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)所屬
本專利技術(shù)涉及一種基于DSP的雙動(dòng)液壓試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)，適用于機(jī)械領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)運(yùn)動(dòng)控制的要求越來(lái)越高。嵌入式控制系統(tǒng)的控制部分已經(jīng)從分立元件、單元電路向高性能、智能化、集成化模塊發(fā)展。許多公司已經(jīng)開始用數(shù)字運(yùn)動(dòng)控制芯片生產(chǎn)基于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的控制卡或者獨(dú)立型的控制卡。運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)由傳統(tǒng)的數(shù)控加工技術(shù)，發(fā)展成為具有開放結(jié)構(gòu)、能結(jié)合具體應(yīng)用而快速重組的先進(jìn)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提出了一種基于DSP的雙動(dòng)液壓試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)，采用TMS320LF2407A作為控制系統(tǒng)的核心，充分利用它的運(yùn)算速度和豐富的外設(shè)資源，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)電路，同時(shí)系統(tǒng)的控制質(zhì)量顯著改善。PC機(jī)做為上位機(jī)為用戶提供了友好的人機(jī)交互界面，方便操作者使用。本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是：所述控制系統(tǒng)對(duì)雙動(dòng)液壓實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)行上、下位機(jī)聯(lián)合控制的總體控制方案。由DSP、電液伺服閥、閥控液壓缸、位移傳感器組成速度閉環(huán)控制系統(tǒng)；由DSP、DAC、比例溢流閥、壓力傳感器組成壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)。所述TMS320LF2407A為主要控制單元的控制板，實(shí)現(xiàn)下位機(jī)對(duì)雙動(dòng)液壓實(shí)驗(yàn)機(jī)的動(dòng)作控制和液壓機(jī)工作狀態(tài)的監(jiān)控。下位機(jī)通過(guò)TMS320LF2407A中集成的ADC采集壓力、位移傳感器信號(hào)；GPIO輸出開關(guān)信號(hào)來(lái)控制電磁鐵通斷；EVA、EVB輸出占空比可變的PWM波來(lái)控制電液伺服閥從而控制液壓缸的速度；SPI串行設(shè)備接口擴(kuò)展DAC輸出比例溢流閥控制信號(hào)來(lái)控制系統(tǒng)的壓力；SCI串口與上位PC機(jī)進(jìn)行通信。PC機(jī)主要任務(wù)是通過(guò)人機(jī)對(duì)話獲得操作命令和數(shù)據(jù)，并通過(guò)串口把命令和數(shù)據(jù)傳給下位機(jī)，同時(shí)接收下位機(jī)回傳的數(shù)據(jù)信息并以圖形等方式顯示在顯示器上，從而使操作者更加直觀地了解雙動(dòng)液壓實(shí)驗(yàn)機(jī)的工作狀態(tài)。操作者也可以通過(guò)Pc機(jī)控制液壓機(jī)的工作和停止。所述控制系統(tǒng)選用了TMS320LF2407A作為核心控制器，控制系統(tǒng)輸入信號(hào)包括開關(guān)信號(hào)、壓力傳感器信號(hào)和位移傳感器信號(hào)等，輸出信號(hào)包括液壓機(jī)停止工作信號(hào)、電磁換向閥的換向信號(hào)和電液伺服閥控制信號(hào)等。這些信號(hào)里既有模擬信號(hào)又有數(shù)字信號(hào)，這就要求在選擇控制器時(shí)既要考慮ADC的采集通道數(shù)又要考慮通用I/O口的數(shù)量。所述TMS320LF2407A的ADC模塊只能接受0～3.3V的模擬電壓信號(hào)，而控制系統(tǒng)中傳感器的電壓、電流信號(hào)不能直接傳入ADC。位移傳感器輸出信號(hào)范圍為0～10V，壓力傳感器輸出信號(hào)范圍為4～20mA，需要利用信號(hào)轉(zhuǎn)換電路對(duì)位移傳感器和壓力傳感器的信號(hào)進(jìn)行處理使轉(zhuǎn)換后的信號(hào)為電壓信號(hào)且信號(hào)的電壓變化范圍為0～3.3V。由于控制系統(tǒng)的工作環(huán)境存在一定的噪聲干擾，為了采集到純的信號(hào)，信號(hào)采集電路加入了模擬低通濾波器。由于控制命令和圖形數(shù)據(jù)顯示由PC機(jī)實(shí)現(xiàn)，選擇異步串行通信方式來(lái)進(jìn)行PC機(jī)與DSP通信，該控制系統(tǒng)采用MAX3232作為串口驅(qū)動(dòng)芯片。所述上位機(jī)軟件是運(yùn)行于PC機(jī)上，其功能是提供友好的人機(jī)界面，便于操作者對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和對(duì)液壓機(jī)工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。上位機(jī)軟件主要由參數(shù)設(shè)置模塊、圖形顯示模塊、監(jiān)視模塊和通信模塊組成。參數(shù)設(shè)置模塊可對(duì)系統(tǒng)壓力、沖壓速度、位移等進(jìn)行設(shè)置；監(jiān)視模塊主要任務(wù)是對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行于安全值之下，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)進(jìn)行報(bào)警；圖形顯示模塊主要用來(lái)顯示沖壓油缸和壓邊油缸的速度曲線，從而對(duì)比設(shè)定曲線與實(shí)際控制曲線，以便對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；通信模塊任務(wù)是把上位機(jī)的控制參數(shù)傳給DSP和從下位機(jī)接收顯示數(shù)據(jù)。下位機(jī)軟件主要任務(wù)是完成整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的控制和采集液壓機(jī)工作狀態(tài)信號(hào)并把采集到的信號(hào)傳給PC機(jī)。主要由SCI收發(fā)子程序、ADC子程序、PWM子程序、PID予程序、參數(shù)和動(dòng)作解析子程序組成。其中SCI和ADC都是通過(guò)中斷方式工作。本專利技術(shù)的有益效果是：采用TMS320LF2407A作為控制系統(tǒng)的核心，充分利用它的運(yùn)算速度和豐富的外設(shè)資源，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)電路，同時(shí)系統(tǒng)的控制質(zhì)量顯著改善。PC機(jī)做為上位機(jī)為用戶提供了友好的人機(jī)交互界面，方便操作者使用。附圖說(shuō)明下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是本專利技術(shù)的控制系統(tǒng)總體框圖。圖2是本專利技術(shù)的位移傳感器信號(hào)調(diào)理電路。圖3是本專利技術(shù)的壓力傳感器信號(hào)調(diào)理電路。圖4是本專利技術(shù)的PC機(jī)與DSP串行通信接口電路。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1，控制系統(tǒng)對(duì)雙動(dòng)液壓實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)行上、下位機(jī)聯(lián)合控制的總體控制方案。由DSP、電液伺服閥、閥控液壓缸、位移傳感器組成速度閉環(huán)控制系統(tǒng)；由DSP、DAC、比例溢流閥、壓力傳感器組成壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)。TMS320LF2407A為主要控制單元的控制板，實(shí)現(xiàn)下位機(jī)對(duì)雙動(dòng)液壓實(shí)驗(yàn)機(jī)的動(dòng)作控制和液壓機(jī)工作狀態(tài)的監(jiān)控。下位機(jī)通過(guò)TMS320LF2407A中集成的ADC采集壓力、位移傳感器信號(hào)；GPIO輸出開關(guān)信號(hào)來(lái)控制電磁鐵通斷；EVA、EVB輸出占空比可變的PWM波來(lái)控制電液伺服閥從而控制液壓缸的速度；SPI串行設(shè)備接口擴(kuò)展DAC輸出比例溢流閥控制信號(hào)來(lái)控制系統(tǒng)的壓力；SCI串口與上位PC機(jī)進(jìn)行通信。PC機(jī)主要任務(wù)是通過(guò)人機(jī)對(duì)話獲得操作命令和數(shù)據(jù)，并通過(guò)串口把命令和數(shù)據(jù)傳給下位機(jī)，同時(shí)接收下位機(jī)回傳的數(shù)據(jù)信息并以圖形等方式顯示在顯示器上，從而使操作者更加直觀地了解雙動(dòng)液壓實(shí)驗(yàn)機(jī)的工作狀態(tài)。操作者也可以通過(guò)Pc機(jī)控制液壓機(jī)的工作和停止。控制系統(tǒng)選用了TMS320LF2407A作為核心控制器，控制系統(tǒng)輸入信號(hào)包括開關(guān)信號(hào)、壓力傳感器信號(hào)和位移傳感器信號(hào)等，輸出信號(hào)包括液壓機(jī)停止工作信號(hào)、電磁換向閥的換向信號(hào)和電液伺服閥控制信號(hào)等。這些信號(hào)里既有模擬信號(hào)又有數(shù)字信號(hào)，這就要求在選擇控制器時(shí)既要考慮ADC的采集通道數(shù)又要考慮通用I/O口的數(shù)量。如圖2、圖3，TMS320LF2407A的ADC模塊只能接受0～3.3V的模擬電壓信號(hào)，而控制系統(tǒng)中傳感器的電壓、電流信號(hào)不能直接傳人ADC。位移傳感器輸出信號(hào)范圍為0～10V，壓力傳感器輸出信號(hào)范圍為4～20mA，需要利用信號(hào)轉(zhuǎn)換電路對(duì)位移傳感器和壓力傳感器的信號(hào)進(jìn)行處理使轉(zhuǎn)換后的信號(hào)為電壓信號(hào)且信號(hào)的電壓變化范圍為0～3.3V。由于控制系統(tǒng)的工作環(huán)境存在一定的噪聲干擾，為了采集到純的信號(hào)，信號(hào)采集電路加入了模擬低通濾波器。如圖4，由于控制命令和圖形數(shù)據(jù)顯示由PC機(jī)實(shí)現(xiàn)，選擇異步串行通信方式來(lái)進(jìn)行PC機(jī)與DSP通信，該控制系統(tǒng)采用MAX3232作為串口驅(qū)動(dòng)芯片。上位機(jī)軟件是運(yùn)行于PC機(jī)上，其功能是提供友好的人機(jī)界面，便于操作者對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和對(duì)液壓機(jī)工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。上位機(jī)軟件主要由參數(shù)設(shè)置模塊、圖形顯示模塊、監(jiān)視模塊和通信模塊組成。參數(shù)設(shè)置模塊可對(duì)系統(tǒng)壓力、沖壓速度、位移等進(jìn)行設(shè)置；監(jiān)視模塊主要任務(wù)是對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行于安全值之下，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)進(jìn)行報(bào)警；圖形顯示模塊主要用來(lái)顯示沖壓油缸和壓邊油缸的速度曲線，從而對(duì)比設(shè)定曲線與實(shí)際控制曲線，以便對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；通信模塊任務(wù)是把上位機(jī)的控制參數(shù)傳給DSP和從下位機(jī)接收顯示數(shù)據(jù)。下位機(jī)軟件主要任務(wù)是完成整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的控制和采集液壓機(jī)工作狀態(tài)信號(hào)并把采集到的信號(hào)傳給PC機(jī)。主要由SCI收發(fā)子程序、ADC子程序、PW本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于DSP的雙動(dòng)液壓試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征是：所述控制系統(tǒng)對(duì)雙動(dòng)液壓實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)行上、下位機(jī)聯(lián)合控制的總體控制方案。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于DSP的雙動(dòng)液壓試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征是：所述控制系統(tǒng)對(duì)雙動(dòng)液壓實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)行上、下位機(jī)聯(lián)合控制的總體控制方案。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DSP的雙動(dòng)液壓試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征是：所述速度閉環(huán)控制系統(tǒng)由DSP、電液伺服閥、閥控液壓缸、位移傳感器組成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DSP的雙動(dòng)液壓試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征是：所述壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)由DSP、DAC、比例溢流閥、壓力傳感器組成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DSP的雙動(dòng)液壓試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征是：所述TMS320LF2407A為主要控制單元的控制板，實(shí)現(xiàn)下位機(jī)對(duì)雙動(dòng)液壓實(shí)驗(yàn)機(jī)的動(dòng)作控制和液壓機(jī)工作狀態(tài)的監(jiān)控。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DSP的雙動(dòng)液壓試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征是：所述控制系統(tǒng)選用了TMS320LF...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：韓會(huì)義，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：韓會(huì)義，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：遼寧,21