一种电液伺服控制器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种电液伺服控制器，包括双向互联的MCU模块和FPGA模块，FPGA模块的输入端分别连接数字信号输入电路、模拟信号输入电路和LVDT信号输入电路，FPGA模块的输出端包括控制信号输出端、数字量输出端、模拟量输出端以及LVDT激励信号输出端；FPGA模块通过RS485收发器双向互联DP/MODBUS通讯总线；MCU模块还分别通过以太网芯片和CAN收发器连接以太网以及CAN总线。本实用新型专利技术提高了电液伺服控制器的智能化水平，采用纯数字化控制能够提高控制性能，运行稳定性高，抗干扰能力强，借助于集成电路，降低了产品成本，提高了产品可用率和易用性，减少了维护及销售成本。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及液压执行机构控制领域，具体涉及一种电液伺服控制器。
技术介绍
液压传动由于其力量大，运行平稳，具备自锁性等优势，广泛应用于工业控制的各个行业。液压伺服控制器适用于石化、冶金、电力、机床等液压驱动执行的场景，能够进行位置、速度、力矩等方式的控制。CN102368157A提出了一种液压伺服控制器，但是其问题在于：1：集成度低，体积大，不方便使用；2：通讯功能弱，不能适应目前工业控制对通讯功能的要求；3：没有人机交互设计，不适应现场操作；4：故障诊断能力差，不能进行模块故障诊断；5：控制信号带负载能力差，不能输出正负大电流，适应性差。
技术实现思路
本技术的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种智能化水平高，控制性能稳定，抗干扰能力强，产品成本较低的电液伺服控制器。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案为：包括双向互联的MCU模块和FPGA模块，FPGA模块的输入端分别连接数字信号输入电路、模拟信号输入电路和LVDT信号输入电路，FPGA模块的输出端包括控制信号输出端、数字量输出端、模拟量输出端以及LVDT激励信号输出端；FPGA模块通过RS485收发器双向互联DP/MODBUS通讯总线；MCU模块还分别通过以太网芯片和CAN收发器连接以太网以及CAN总线。所述的数字信号输入电路包括依次经光电隔离电路以及信号调理电路与FPGA模块相连的手/自动状态输入信号子电路，手动增信号子电路，手动减信号子电路以及跳机信号子电路。所述的模拟信号输入电路包括依次经过信号调理电路以及模数转换电路与FPGA模块相连的输出电流均为4～20mA的指令信号子电路以及位置反馈标准信号子电路。所述的控制信号输出端依次经数模转换电路和信号调理电路输出-100mA～100mA电流。所述的数字量输出端依次经过驱动电路和继电器输出1A/30VDC的电流，数字量输出端分为手动状态输出端，反馈信号故障输出端，指令信号故障输出端以及控制器故障输出端。所述的模拟量输出端依次经数模转换电路和信号调理电路输出4～20mA的电流，模拟量输出端分为计算机或显示仪表实际位置指示端以及计算机或显示仪表手动给定端。所述的控制信号输出端连接电液伺服阀，电液伺服阀通过油缸连接液压执行机构。与现有技术相比，本技术采用大规模集成电路，引入FPGA技术，将数据采集、输出、高速运算、传输集成在一块芯片内，提高了控制器的集成度，大大降低了电路板的尺寸，减小了电液伺服控制器的尺寸。引入工业以太网、ProfiBus-DP、Modbus以及CAN现场总线技术，并针对每种通信对控制器进行数据描述建模，实现控制器的通讯功能。本技术每种通道均设计有自检电路，采用数字技术，能够对被控对象的核心相应指标进行历史数据跟踪，分析被控对象的状况，做出提前预警。本技术提高了电液伺服控制器的智能化水平，采用纯数字化控制能够提高控制性能，运行稳定性高，抗干扰能力强，借助于集成电路，降低了产品成本，提高了产品可用率和易用性，减少了维护及销售成本。进一步的，本技术控制信号输出端依次经数模转换电路和信号调理电路输出-100mA～100mA的电流，能够适应市面上的所有电液伺服阀。附图说明图1本技术的整体结构框图；图2本技术的应用结构框图；具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步的详细说明。参见图1，本技术在整体结构上包括双向互联的MCU模块1和FPGA模块2，FPGA模块2的输入端分别连接数字信号输入电路、模拟信号输入电路和LVDT信号输入电路，FPGA模块2的输出端包括控制信号输出端、数字量输出端、模拟量输出端以及LVDT激励信号输出端；FPGA模块2通过RS485收发器3双向互联DP/MODBUS通讯总线；MCU模块1还分别通过以太网芯片4和CAN收发器5连接以太网以及CAN总线。控制器供电：冗余方式，18～32VDC，任何一路电源正常供电都可保证控制器正常工作，带电源诊断；通道自检：所有通道均支持，包括信号电缆损坏或短路或未连接、超出范围等，可定义故障输出信号；控制信号输出：1路，输出电流在-100mA～100mA以内，可编程设定4-20mA、±40mA、±60ma等模式，(负载阻抗≤500Ω)，直接驱动各种电液伺服阀；模拟量输入信号：2路，4～20mA(输入阻抗200Ω)，AI1接受4～20mA指令信号，AI2接受4～20mA位置反馈标准信号；LVDT输入信号：2路，可适应3、4、5、6线制各种LVDT；模拟量输出信号：2路，4～20mA(负载阻抗≤500Ω)，AO1为计算机或显示仪表提供4-20mA实际位置指示，AO2为计算机或显示仪表提供4-20mA手动给定值；开关量输入信号：4路，干接点输入，DI1手自动状态输入，DI2手动增，DI3手动减，DI4跳机信号；开关量输出信号：4路干接点输出，1A/30VDC,DO1手动状态输出，DO2反馈信号故障，DO3指令信号故障，DO4控制器故障。通讯信号：1路RS485通讯口，MODBUS通讯协议；1路ProfiBus-DP接口；1路CAN总线；1路工业以太网接口。参见图2，本技术在具体应用时，通过控制器接收来自上位机(手操器、PLC、DCS系统等)的给定信号(即指令信号)，给定可通过通讯方式提供或者AI1接口以4～20mA标准信号提供，给定可进行超前滞后调节。同时控制器接收来自的反馈信号，反馈信号可为现场变送器的4～20mA信号，也可直接采用冗余的LVDT(控制器自带调制解调功能)。当给定与反馈这二个信号不相等时，其差值经过P或者PI运算并经过功率放大后产生一个驱动信号控制伺服阀的开口方向及大小，动力油则通过这个开口推动油缸并进而推动执行机构运动，安装在执行机构上的位置反馈传感器输出信号也随之改变，当它与指令信号相等时，控制器输出信号保证伺服阀的开口为零，油缸及执行机构停止运动。本技术提高了电液伺服控制器的智能化水平，采用纯数字化控制能够提高控制性能，运行稳定性高，抗干扰能力强，借助于集成电路，降低了产品成本，提高了产品可用率和易用性，减少了维护及销售成本。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电液伺服控制器，其特征在于：包括双向互联的MCU模块(1)和FPGA模块(2)，FPGA模块(2)的输入端分别连接数字信号输入电路、模拟信号输入电路和LVDT信号输入电路，FPGA模块(2)的输出端包括控制信号输出端、数字量输出端、模拟量输出端以及LVDT激励信号输出端；FPGA模块(2)通过RS485收发器(3)双向互联DP/MODBUS通讯总线；MCU模块(1)还分别通过以太网芯片(4)和CAN收发器(5)连接以太网以及CAN总线。

【技术特征摘要】
1.一种电液伺服控制器，其特征在于：包括双向互联的MCU模块(1)和FPGA模块(2)，
FPGA模块(2)的输入端分别连接数字信号输入电路、模拟信号输入电路和LVDT信号输入
电路，FPGA模块(2)的输出端包括控制信号输出端、数字量输出端、模拟量输出端以及LVDT
激励信号输出端；FPGA模块(2)通过RS485收发器(3)双向互联DP/MODBUS通讯总线；
MCU模块(1)还分别通过以太网芯片(4)和CAN收发器(5)连接以太网以及CAN总线。
2.根据权利要求1所述的电液伺服控制器，其特征在于：所述的数字信号输入电路包括
依次经过光电隔离电路以及信号调理电路与FPGA模块(2)相连的手/自动状态输入信号子
电路，手动增信号子电路，手动减信号子电路以及跳机信号子电路。
3.根据权利要求1所述的电液伺服控制器，其特征在于：所述的模拟信号输入电路包括
依次经过信号调理电路以及模数转换电路与FP...

【专利技术属性】
技术研发人员：马茗，方红亮，罗永超，
申请(专利权)人：西安强源电气有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61