С учетом того, что шаг линейки 0,02 мм (50 импульсов за 1с), при [pic]=30мм/c: за 2с количество импульсов от датчиков=2(30(50=3000имп.; при [pic]=0,2мм/c: за 2с количество импульсов от датчиков=2(0,2(50=20имп.
Т.о. опрос датчика положения контроллер будет вести через каждые 20 импульсов.
Для подсчета импульсов от датчика положения выбираем четырех разрядный счетчик К555ИЕ7.
Необходимое количество микросхем счетчиков для подсчета 20 импульсов – 2 шт., т.к. 20 в двоичном коде =25 (два 4-х разрядных счетчика).
Для фиксирования информации на выходе счетчика импульсов используем RS- триггер.
Логический элемент “И” К555ЛИ5, сигнал на выходе которого служит для установки информации на триггере и обнуления старшего счетчика импульсов.
В системе всего 4 датчика положения, информация с которых поступает на один порт А микроконтроллера.
После считанной информации с триггеров микроконтроллер через порт С сбрасывает те триггеры в 0, с которых прочитана информация. При этом в соответствующих регистрах накопителях ведется подсчет суммарного положения траверсы относительно нижнего штампа.
Принципиальная схема сопряжения датчика положения с микроконтроллером представлена на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 – Принципиальная схема сопряжения датчика положения с микроконтроллером 3.3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СХЕМЫ СОПРЯЖЕНИЯ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА С ДАТЧИКАМИ АВАРИЙНЫХ
СИТУАЦИЙ
Сигналы с датчиков давления и фильтрующих элементов необходимо подавать на порт ввода микроконтроллера через оптроны АОТ123А для преобразования уровней сигнала в TTL. Т.к. общее число обрабатываемых сигналов равно 16, а порт ввода микроконтроллера 8-разрадный, то необходимо применить шифратор К155ПР6. Принципиальная схема сопряжения микроконтроллера с датчиками аварийных ситуаций приведена на рисунке 3.3.
Рисунок 3.3 – Принципиальная схема сопряжения микроконтроллера с датчиками аварийных ситуаций
3.4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СХЕМЫ СОПРЯЖЕНИЯ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА С УПРАВЛЯЕМОЙ
АППАРАТУРОЙ
Управляющие сигналы с порта вывода микроконтроллера подаются на предохранительные клапаны и дросселирующие распределители, номинальное напряжение которых 24В. для сопряжения сигналов применяем транзисторные оптроны АОТ123Б. Сигналы управления электродвигателями через оптроны подают питающее напряжение на электромагнитное реле постоянного тока РЭС-6, замыкающие контакты которого подают напряжение на электродвигатель.
Принципиальная схема сопряжения микроконтроллера с управляемой аппаратурой приведена на рисунке 3.4.
Рисунок 3.4 – Принципиальная схема сопряжения микроконтроллера с управляемой аппаратурой
3.5 РАЗРАБОТКА БЛОК СХЕМЫ АЛГОРИТМА
Алгоритм работы программы основан на измеряемом значении положения траверсы с помощью четырех систем измерения линейных перемещений. При появлении перекоса траверсы показания датчиков положения будут различны. Минимальное значение всех датчиков принимается за необходимое, определяется отклонение показаний остальных датчиков. По этим отклонением рассчитывается изменение скорости от номинального значения и соответственно необходимое уменьшение расхода жидкости в синхронизирующих гидроцилиндрах. По линейной зависимости расхода жидкости через управляемый клапан от величины подъема разгрузочного клапана (величины хода поршня управляющего гидроцилиндра), представленной на рисунке 3.5, определяется необходимое положение поршня управляющего гидроцилиндра.
Рисунок 3.5 – График зависимости расхода жидкости через клапан от хода поршня управляющего гидроцилиндра
[pic].
Вычислив необходимое положение поршня цилиндра микроконтроллер выдает управляющие сигналы на исполнительную гидроаппаратуру.
4 РАЗРАБОТКА ДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОБЪЕКТА
После проведения расчетов и выбора гидравлической аппаратуры возможна разработка динамической модели системы, с помощью которой имеется возможность исследовать поведение системы в динамике.
Для составления модели необходимо рассчитать передаточные функции дросселирующего распределителя, рабочего органа (гидроцилиндра), при необходимости корректирующих устройств. Ожидаемый переходной процесс до установления значения перемещения поршня гидроцилиндра в напорном клапане – апериодический без перерегулирования, с малым временем переходного процеса.
Гидроприводы , оснащенные гидроаппаратурой с пропорциональным электрическим управлением , имеют стандартные узлы : электронный усилитель – сумматор БУ2110 и пропорциональный магнит ПЭМ6. Передаточные функции указанных гидроаппаратов:
[pic]
Передаточная функция дросселирующего распределителя с пропорциональным электрическим управлением
Дросселирующий распределитель с пропорциональным электрическим управлением состоит из следующих элементов: пропорционального электромагнита ПЭМ6, гидравлического моста и цилиндрического золотника, выполняющего функции двух дросселей, установленных на входе и выходе из исполнительного органа привода.
Передаточная функция гидравлического моста с обратной связью
[pic] где Кп – коэффициент передачи,
Расход через сопло при среднем положении заслонки
[pic] где ( - коэффициент расхода, (=0,7; dс – диаметр сопла; х0 – максимальное смещение заслонки;
Рк – командное давление, подводимое к элементу “сопло-заслонка” ,
Коэффициенты усиления: по расходу –
[pic][pic] по давлению –
[pic] Коэффициент обратной связи
Эффективная площадь основного золотника
[pic] где dз – диаметр золотника.
Динамическая жесткость потока жидкости в щели золотника
[pic] где РА – расчетное давление на выходе из насоса.
Постоянная времени гидравлического моста
[pic], где m3 – масса золотника.
Относительный коэффициент демпфирования колебаний [pic]где f – приведенный коэффициент вязкого трения,
[pic]. [pic]
Передаточная функция золотника
Значение Кз определяется:
[pic] где Q – подводимый к дросселирующему распределителю расход.
Следовательно, передаточная функция распределителя с пропорциональным электрическим управлением (электрогидроусилителя)
Передаточная функция гидроцилиндра.
[pic] где Кгц – коэффициент передачи,
Постоянная времени гидроцилиндра
[pic] где m – масса подвижных частей.
Сгц – коэффициент динамической жесткости гилроцилиндра,
[pic] где Епр – приведенный модуль упругости стенок гидроцилиндра и жидкости,
Lгц – длина хода поршня гидроцилиндра.
Относительный коэффициент демпфирования колебаний
[pic] где f – приведенный коэффициент вязкого трения,
Передаточная функция гидроцилиндра может быть представлена:
Рисунок 4.1 – Динамическая модель системы синхронизации траверсы гидравлического пресса.
Динамическая модель построена в пакете MATHLAB5.1, полученный переходной процесс работы системы при подаче управляющего воздействия представлен на рисунке 4.2.
Рисунок 4.2 – Переходной процесс работы системы
Т.о. система синхронизации как объект управления является устойчивой системой, время переходного процесса менее 1с.
-----------------------
Дроссельный клапан
3
1
2
Возмущающее воздействие
Регулируемый объект
Чувствительный элемент
Усилительно-преобразующее устройство
Регулирующий орган
К рабочим гидроцилиндрам
микроконтроллер
Датчики положения х4
Датчики давления х10
Фильтры х6
Предохранительный клапан х2
Дросселирующий распределитель 4х2
Электродвигатель х2
Д1
+1
R
Q0
Q1
Q2
Q3
[pic]&
Ст2
По Р т А
S
PIC14000
RC0
RC1
RC2
RC3
К555ИЕ7
К555ЛИ5
К555ТР2
5
12
14
13
15
28
27
19
18
17
16
ДД1
+5В
КС147А
АОТ123А
VD1
CD
0
4
6
7
8
9
10
11
Pic 14000
RD0
RD1
RD2
RD3
От ДД2-ДД10
От Ф1-Ф6
23
22
21
20
PIC 14000
RD4
RD5
RD6
RD7
26
25
24
DC
К155ИД3
+24В
АОТ123Б
~380В
КМ2
РЭС-6
КМ1
ОП11
ОП12
К предохранительным клапанам 1,2
К дросселирующим распределителям
L,мм
Q, 10-4 м3/с
545
начало
Ввод V
Q=V(1,814
Вывод сигналов управления RD4-RD7 (C03)
Ввод сигналов c датчиков положения (порт А), вывод RESET
l1=l2=l3=l4
да
нет
Inc Рг1-Рг4
2000 мм
Вывод сигналов управления RD4-RD7 (00)
конец
L>0
Вывод сигналов управления RD4-RD7 (золотник вправо)
Вывод сигналов управления RD4-RD7 (золотник влево)
Ввод сигналов авар. ситуаций RD0-RD3
Авар. ситуация
Вывод сигналов управления RD4-RD7
6????
Страницы: 1, 2, 3
