基于CAN總線(xiàn)的數字式自動(dòng)找平控制系統設計

3．1．1 顯示功能

LCD顯示：數字液晶顯示屏采用香港精電公司的DMF-50840點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊,其特點(diǎn)如下：分辨率320x240;亮度350流明;分區顯示系統狀態(tài)。包括左右縱坡顯示區及橫坡顯示區;液晶接口使用CPU總線(xiàn)、CPLD、顯存進(jìn)行擴展;采用組合顯示,可讀性強。顯示控制器向上、下輸出;顯示坡度值及方向、超高值及方向、靈敏度、控制器參數和故障信息等。

LED顯示：僅用于指示當前閥驅動(dòng)方向。它指示方向與LCD的箭頭方向一致。當操作人員處于距控制器較遠的位置時(shí)。LED的作用就會(huì )非常明顯。

功能指示燈：用于自動(dòng)功能指示、方向指示、基準繩功能指示。

3．1．2 菜單功能

功能選擇和參數設置,包括：橫坡傳感器識別;顯示橫向所測的的坡度數;傳感器選擇;選擇相應的傳感器類(lèi)型;外部控制設置;是否允許其他設備(如顯示器鍵盤(pán)等)的控制命令有效,利用該功能來(lái)確定是否允許這一命令參與控制器的操作。

靈敏度設定：如果配置不同類(lèi)型的傳感器,系統的靈敏度要重新設置。調節范圍為1(低靈敏度)至10(高靈敏度),這組數據實(shí)際上是針對受很多因素影響的“死區”、“比例區”兩個(gè)參數而設置的?？v向傳感器和坡度傳感器需要分別設置。如果需要更換傳感器,則靈敏度值會(huì )自動(dòng)保存。如果系統在自動(dòng)狀態(tài)下工作很不穩定,則需要降低靈敏度。

控制范圍設定：如果外部需要的控制偏差超過(guò)預先設定的控制范圍,系統將認為是故障信號,控制器將停止有關(guān)的驅動(dòng)。僅對縱向傳感器有效。

長(cháng)度單位設定：預設顯示值的長(cháng)度單位。長(cháng)度單位可在“厘米”、“英寸”選擇。僅對縱向傳感器有效。

位置系數：位置系數=執行部件的位置變化／傳感器產(chǎn)生的位置變化,實(shí)際下降高度=傳感器位置變化×位置系數。僅對縱向傳感器有效。

自檢：檢測控制器狀態(tài)。

3．1．3 操作模式選擇

包括自動(dòng)模式(可以改變設定值,控制器自動(dòng)工作,執行部件將被驅動(dòng))、半自動(dòng)模式(可以改變設定值,控制器無(wú)輸出)、手動(dòng)模式(控制器停止自動(dòng)工作,不改變設定值)。

控制器還具備以下功能：

零點(diǎn)設置：設定標準值;自動(dòng)識別傳感器的類(lèi)型;故障診斷功能;檢測出由傳感器,電磁閥,連線(xiàn)或操作程序而出現的錯誤,并顯示出信息或以聲,光信號提示;系統上電時(shí),控制器自檢;具有驅動(dòng)電磁閥電路;校正功能;當顯示值與實(shí)際值不等時(shí),需要進(jìn)行參數校正;電源極性保護、電壓瞬變保護。

3．2 橫坡傳感器

采用SEIKA固態(tài)角度傳感器NB43210,具有模擬信號輸出,傾角靈敏度0．2°,全密封,用于檢測執行部件的坡度值。CPU選用C8051F040,采用其內置CAN總線(xiàn)接口,外部進(jìn)行光電隔離。

3．3 縱坡傳感器

可選配接觸式、超聲波、超聲波平衡梁等不同形式的傳感器件。

接觸式：旋轉電位計采用導電塑料電位器WDD35D系列,阻值1 kΩ～5 kΩ．獨立線(xiàn)性度0．2％。轉軸可以自零點(diǎn)位置向兩個(gè)方向轉動(dòng),利用其機械部件感應參考面進(jìn)行距離檢測。經(jīng)過(guò)C8051F040處理。通過(guò)CPU內置CAN總線(xiàn)接口發(fā)送,外部進(jìn)行光電隔離。要求基準繩和參考面固定可靠。

非接觸式：超聲波傳感器常采用多探頭超聲波技術(shù)。如圖2所示。該傳感器通過(guò)多點(diǎn)探測可以精確檢測到面或線(xiàn)的細微變化,經(jīng)過(guò)微處理器處理,通過(guò)CAN接口發(fā)送給控制器。如果測量的是基準地面,對一個(gè)超聲波探頭其原理可用公式表示為：

L=1／2vt

其中t為傳播時(shí)間,v為已知超聲波在介質(zhì)中的傳播速度。超聲波傳播速度受溫度、空氣介質(zhì)等環(huán)境因素的影響。這可以通過(guò)校準超聲波探頭檢測L1間的超聲波傳播時(shí)間t1來(lái)進(jìn)行校正,即由L1=1／2vt1可得V=2L1／t1,于是有L=t／t1L1。超聲波傳感器為非接觸式測量,使用方便。

4 結束語(yǔ)

數字式控制系統的人機界面友好,操作簡(jiǎn)單,通過(guò)顯示器可以清楚地了解具體的偏差值和方向;通過(guò)修改軟件可以實(shí)現不同的控制方法;可以實(shí)現系統的智能化。具有故障分析能力,并發(fā)出報警信號,將事故消滅在萌芽狀態(tài),減少經(jīng)濟損失;以微處理器為核心的數字式控制器可以方便地實(shí)現控制器間的通訊。采用CAN總線(xiàn)通信方式使整個(gè)系統的結構更加緊湊,系統更加可靠,更具有實(shí)用性,易于系統及功能擴展。