电液位置伺服控制系统的故障诊断功能.doc

电液位置伺服控制系统故障诊疗功效
李兰
　　很多控制系统是由单片机等组合而成, 而微机控制系统能否正常运行则由很多原因决定, 其中包含来自外部多种干扰及系统本身品质等方面原因。对于系统多种外部干扰, 采取对应抗干扰方法, 基础上能够克服, 而系统本身因为多种芯片、 电子元件、 电路板等出现误差, 就会影响整个系统品质。所以, 为了提升硬件可靠性, 采取硬件故障诊疗方法立刻诊疗硬件故障类型, 使系统能立刻采取方法确保系统正常运行就显得非常必需。
1　系统硬件组成
　　该系统关键是由8098单片微型计算机组成, 关键完成电液位置伺服控制, 系统框图如图1所表示。

图1　系统硬件框图
*在多路开关加一个0V信号, 方便在测试中使用
　　为满足控制性能和可靠性要求, 提升系统抗干扰能力, 单片机与输入／输出通道之间均采取了严格隔离方法。在输入通道中采取了双线采样、 仪表放大器(AD624)差动输入、 线性隔离放大器(AD202)隔离放大和4个有源滤波等方法, 有效地抑制了外部干扰。控制器控制量输出采取高精度高速输出HSO.0来取得PWM输出, 经光电耦合, 再经有源滤波器取得直流控制电压, 送往伺服放大器, 最终达成对被控对象控制。
2　故障诊疗过程实施
　　系统中设置有CPU、 程序实施、 RAM、 EPROM、 输入／输出通道、 伺服放大器等故障诊疗功效。在CPU无故障前提下系统故障测试框图见图2。

图2　系统故障检测框图
2.1　CPU故障诊疗
　　CPU程序实施故障诊疗是利用单片机本身提供信号和功效, 配以简单电路组成故障诊疗系统对其进行检测。
　　CPU工作正常是否直接由硬件故障诊疗模块对芯片信号进行监视。在CPU工作正常时, 不停交替进行读写操作, 该信号展现出高低电平交替改变。无电平改变, 则CPU工作异常, 此时诊疗模块输出故障信号。
　　程序实施故障由软故障诊疗模块来检测CPU芯片RESET信号改变。在正常工作时, 该信号处于高电平, 只有在上电复位、 溢出、 指令RST复位情况下, 该信号方被钳位到低电平。在系统中设置了特征标志, 以区分正常复位和故障复位。其方法是: 经过特征标志发觉是正常复位, 则清除统计数据; 发觉是故障复位, 则保留统计数据, 数据达N次后, 软故障诊疗模块输出故障信号。
2.2　输入通道故障诊疗
　　模拟输入信号A／D通道是分时多路开关, 采取多路开关(4052)来选择模拟输入信号。全部模拟输入信号共享8098单片机内A／D转换器[1]。模拟输入通道故障包含A／D转换器故障、 隔离放大器故障、 差分放大器故障和多路开关故障。假如对这些故障一一检测会使硬件增加较多, 系统变得十分复杂。为避免系统过于复杂, 对整个输入通道实施统一测试。测试方法是在输入通道最前端, 即多路开关输入端加2个特殊信号(5V、 0V), 经过对这2个特殊情况转换结果测试, 判定模拟输入通道是否正常, 测试框图见图3。RAM、 EPROM故障诊疗用软件完成[2]。

图3　输入通道故障测试子程序框图
2.3　位置传感器故障检测
　　假如电位器出现短路、 断路故障或与之相连连接线出现短路、 断路, 系统将不能正常工作, 所以对此故障实施实时诊疗是十分必需。
　　根据电位器具体安装工艺, 在线路和电位器正常时, 电位器输出电压不可能出现0V和5V这2个电压等级。只有在电位器和连线出现故障时, 才会产生0V和5V这2个电压等级。假如在工作中, 在输入通道无故障情况下, 测得输入电压为0V或5V, 就说明出现了传感器故障。当发觉故障时, 就能够采取必需方法立刻维修。测试框图见图4。

图4　传感器故障测试子程序框图
2.4　输出通道和伺服放大器故障诊疗
　　输出通道和伺服放大器出现故障将造成百分比阀损坏, 故要设计输出通道和伺服放大器故障诊疗电路。具体设计方案以下:
　　模拟输出信号由8098高速输出(HSO.0)端输出, 输出通道和伺服放大器电气参数调整好后, HSO.0每一输出值对应一基础固定负载电流。当HSO.0以一定占空比输出时, 经过测量通道检测负载电流是否在对应范围内, 若不在范围之内, 说明模拟输出通道或伺服放大器出现故障, 测试框图见图5。

图5　输出通道和伺服放大器故障检测子程序框图
　　文中设计诊疗系统已于1996年用于电炉炼钢电液位置伺服控制系统硬件故障诊疗系统中, 含有一定正确性、 可靠性, 有推广价值。
作者介绍: 李兰女　1963年生讲师关键从事自动化和计算机方面教学和教研工作。
作者单位: 李兰　(本溪广播电视大学理工系117000
参考文件
1　李哲英, 肖海桥, 余文龙单片机原理及应用北京: 清华大学出版社, 199575～76
2　周航慈单片机应用程序设计北京: 北京航空航天大学出版社, 199256～60