基于CAN總線的數(shù)字式自動找平控制系統(tǒng)設(shè)計

3．1．1 顯示功能

LCD顯示：數(shù)字液晶顯示屏采用香港精電公司的DMF-50840點陣圖形液晶顯示模塊,其特點如下：分辨率320x240;亮度350流明;分區(qū)顯示系統(tǒng)狀態(tài)。包括左右縱坡顯示區(qū)及橫坡顯示區(qū);液晶接口使用CPU總線、CPLD、顯存進(jìn)行擴(kuò)展;采用組合顯示,可讀性強(qiáng)。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(shù)和故障信息等。

LED顯示：僅用于指示當(dāng)前閥驅(qū)動方向。它指示方向與LCD的箭頭方向一致。當(dāng)操作人員處于距控制器較遠(yuǎn)的位置時。LED的作用就會非常明顯。

功能指示燈：用于自動功能指示、方向指示、基準(zhǔn)繩功能指示。

3．1．2 菜單功能

功能選擇和參數(shù)設(shè)置,包括：橫坡傳感器識別;顯示橫向所測的的坡度數(shù);傳感器選擇;選擇相應(yīng)的傳感器類型;外部控制設(shè)置;是否允許其他設(shè)備(如顯示器鍵盤等)的控制命令有效,利用該功能來確定是否允許這一命令參與控制器的操作。

靈敏度設(shè)定：如果配置不同類型的傳感器,系統(tǒng)的靈敏度要重新設(shè)置。調(diào)節(jié)范圍為1(低靈敏度)至10(高靈敏度),這組數(shù)據(jù)實際上是針對受很多因素影響的“死區(qū)”、“比例區(qū)”兩個參數(shù)而設(shè)置的?？v向傳感器和坡度傳感器需要分別設(shè)置。如果需要更換傳感器,則靈敏度值會自動保存。如果系統(tǒng)在自動狀態(tài)下工作很不穩(wěn)定,則需要降低靈敏度。

控制范圍設(shè)定：如果外部需要的控制偏差超過預(yù)先設(shè)定的控制范圍,系統(tǒng)將認(rèn)為是故障信號,控制器將停止有關(guān)的驅(qū)動。僅對縱向傳感器有效。

長度單位設(shè)定：預(yù)設(shè)顯示值的長度單位。長度單位可在“厘米”、“英寸”選擇。僅對縱向傳感器有效。

位置系數(shù)：位置系數(shù)=執(zhí)行部件的位置變化／傳感器產(chǎn)生的位置變化,實際下降高度=傳感器位置變化×位置系數(shù)。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

包括自動模式(可以改變設(shè)定值,控制器自動工作,執(zhí)行部件將被驅(qū)動)、半自動模式(可以改變設(shè)定值,控制器無輸出)、手動模式(控制器停止自動工作,不改變設(shè)定值)。

控制器還具備以下功能：

零點設(shè)置：設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值;自動識別傳感器的類型;故障診斷功能;檢測出由傳感器,電磁閥,連線或操作程序而出現(xiàn)的錯誤,并顯示出信息或以聲,光信號提示;系統(tǒng)上電時,控制器自檢;具有驅(qū)動電磁閥電路;校正功能;當(dāng)顯示值與實際值不等時,需要進(jìn)行參數(shù)校正;電源極性保護(hù)、電壓瞬變保護(hù)。

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(zhí)行部件的坡度值。CPU選用C8051F040,采用其內(nèi)置CAN總線接口,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(zhuǎn)電位計采用導(dǎo)電塑料電位器WDD35D系列,阻值1 kΩ～5 kΩ．獨立線性度0．2％。轉(zhuǎn)軸可以自零點位置向兩個方向轉(zhuǎn)動,利用其機(jī)械部件感應(yīng)參考面進(jìn)行距離檢測。經(jīng)過C8051F040處理。通過CPU內(nèi)置CAN總線接口發(fā)送,外部進(jìn)行光電隔離。要求基準(zhǔn)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。該傳感器通過多點探測可以精確檢測到面或線的細(xì)微變化,經(jīng)過微處理器處理,通過CAN接口發(fā)送給控制器。如果測量的是基準(zhǔn)地面,對一個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。這可以通過校準(zhǔn)超聲波探頭檢測L1間的超聲波傳播時間t1來進(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(jié)束語

數(shù)字式控制系統(tǒng)的人機(jī)界面友好,操作簡單,通過顯示器可以清楚地了解具體的偏差值和方向;通過修改軟件可以實現(xiàn)不同的控制方法;可以實現(xiàn)系統(tǒng)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(jì)損失;以微處理器為核心的數(shù)字式控制器可以方便地實現(xiàn)控制器間的通訊。采用CAN總線通信方式使整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加緊湊,系統(tǒng)更加可靠,更具有實用性,易于系統(tǒng)及功能擴(kuò)展。