基于CAN总线的多通道开度阀控制系统的设计

发布时间：2021-03-02 02:39

　　针对现有电动阀门控制系统可嵌入性差的问题,设计了一种基于CAN总线的网络化、多通道、开度型阀门嵌入式控制系统。其中,上位机主要用于下达各阀门开度等控制指令并同时监测其工作状态,而下位机采用双MCU架构,主MCU用于控制各阀门的开度大小,从MCU负责采集开度反馈电流以实现闭环控制。下位机采用了模糊PID算法进行控制参数的动态整定,可满足阀门在不同工况下的控制精度要求,并通过OLED屏显示各通道阀门的实际开度值。实验表明,该控制系统运行稳定,能实现对多通道开度阀的精准控制,控制精度在0.6%以内,并支持远程上位机控制和现地控制等多种工作模式。 

【文章来源】：机械与电子. 2020,38(09)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

CAN网络拓扑结构

下位机阀门控制器的硬件组成如图2所示。该控制器采用双MCU架构,通过主、从MCU的合理分工,有效保障了控制系统的实时性及其控制精度。其中,主控制器采用STM32F105VCT6芯片,主要负责与上位机进行CAN通信、阀门开度的闭环控制,以及对应开关量输入/输出的管理;从控制器采用STM32F103RCT6, 主要负责阀门实际开度反馈电流信号的实时采集和OLED屏幕的显示。另外,逻辑控制芯片主要用于系统中相关开关量的I/O管理,主要涉及到:不同工作模式下的开/关阀输出信号、阀门状态反馈输入信号,通过拨码开关实现的阀门延时操作设置或故障模拟设置、阀门控制器ID地址及CAN通信波特率设置等。

开度阀使用4～20 mA电流作为开度控制信号,其输出电路如图3所示。此电路使用了TI公司的XTR111(U3)芯片,该芯片仅需在其VIN引脚输入0～3 V的电压,就能线性输出0～20 mA电流。本文使用主控制器内置的DAC直接输出0～3 V电压信号,经过上述转换电路后得到输出范围为0～20 mA的电流信号。在保障阀门开度控制电流段4～20 mA的基础上,可利用0～4 mA段进行控制电路故障的判断。2.2 电流采集电路

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于BP神经网络PID控制在船舶阀门遥控系统中的应用[J]. 陈瑜.  数字技术与应用. 2019(09)
[2]基于STM32的电动阀门执行机构控制器设计与实现[J]. 王哲,叶庆仕,陆健,沈炜.  工业控制计算机. 2016(03)
[3]新型智能阀门控制器的研究[J]. 唐鹏辉,张云贵,王丽娜.  自动化仪表. 2013(01)
[4]智能电动阀门控制器的设计[J]. 苏建林,韩震宇,程文,陈涛.  仪表技术与传感器. 2009(08)

博士论文
[1]CAN网络暂态连接故障分析及诊断的研究[D]. 张雷鸣.浙江大学 2019

硕士论文
[1]模糊自整定PID控制器的研究及应用[D]. 程启建.西安工业大学 2016
[2]新能源汽车CAN通信系统的设计与实现[D]. 贺强.辽宁大学 2016



本文编号：3058440