0 前言
闸阀广泛运用于工业生产、农牧业、国防安全、航空航天、道路运输、城市规划建设等领域。在对闸阀推行远程操作、集中控制系统、自动控制系统的历程中，电动执行机构是一种不可或缺的运行构件。为融入具体使用要求，小编融合电子信息技术、内嵌式控制系统和互联网技术，设计方案了一种由STC89C51微处理器操纵的液体闸阀电动执行机构，关键详细介绍该电动执行器自动控制系统的方案设计。该自动控制系统提升了自确诊和互联网实时控制作用，进一步提高了液体闸阀的全面性能和抗干扰性。
1 电动执行机构构造及作用叙述
闸阀电动执行机构由自动控制系统和实行设备构成，实际构造如下图1所显示。自动控制系统的核心内容是微处理器STC89C51，实行设备选用步进电动机。电动执行机构根据上位机软件或是当场操作面板来设置标值，微处理器依据额定值操纵步进电动机的速率、转动视角等，步进电动机的导出再根据降速组织操纵阀座，进而运用阀座操纵阀体的张口度。在闸阀的导出侧选用感应器收集总流量或工作压力数据信息，随后将这种数据信息经A/D控制模块变换后送进微处理器，微控制器将这种主要参数与额定值开展较为，依据较为结论调节阀体的张口精密度，完成自动控制系统[13]。
从图1可看得出，电动执行机构的自动控制系统主要包含微处理器、步进电动机推动控制模块、主要参数检验控制模块、人机交互技术控制模块、通信网络控制模块。
（1）微处理器
系统软件采用STC89C5l单片机设计做为微处理器，它具备快速（最大时钟频率为90MHz）、功耗低、价格便宜、平稳靠谱、运用普遍、实用性强等特性。
（2）步进电动机推动控制模块
步进电动机推动控制模块完成步进电动机的效率操纵和拐角操纵。为提升精度和稳定性，采用PMM8713PT环状调节器，融合光学耦合电路及功率放大电路来操纵步进电动机姿势。
（3）主要参数检验控制模块
为了更好地完成闭环控制系统及有利于完成自动化技术，必须收集液体的主要参数数据信号，信号经AD转换后由微处理器开展较为，从而根据操纵电机转动来操纵流体参数的更改。主要参数检验控制模块由总流量和液位传感器、数据信号运算放大器、AD转换电源电路等构成。
（4）人机交互技术控制模块
人机交互技术控制模块包含主要参数表明和主要参数设置两一部分。必须展示的主要参数包含总流量、流量特点、工作压力、闸阀的工作方式、阀门运行状态标示等，显示器件应用LCD。主要参数设置包含总流量、常见故障处理方法、对闸阀操作速度等的设置，主要参数设置应用3个功能键来进行。
（5）通信网络控制模块
为融入数字化操纵的要求，自动控制系统应具备网线接口。CAN总线是现阶段工业控制系统广泛采用的计算机接口技术性，因而，系统软件选用CAN插口完成上位机软件和下位机间的通讯。
2 系统软件硬件配置电路原理
2.1 步进电动机光耦电路
销售市场上的通用性步进电动机控制器成本费非常高。为控制成本，减少容积，将步进电动机光耦电路与微处理器做在同一块PCB板上。步进电动机光耦电路的关键有两一部分，一个是输出功率一部分，另一个是环状调节器。环状调节器可以用硬件配置完成，还可以用手机软件完成。硬件配置完成方法可以降低微处理器的手机软件工作中压力，降低微处理器口线的占有，稳定性较高，且环状调节器有很多专用型电子器件可供采用。本自动控制系统采用PMM8713PT专用型步进电动机控制板做为环状调节器，该控制板可用以2相（4相）步进电动机的操纵，控制作用比较丰富多彩。因为步进电动机的驱动电流比较大，因此微处理器与步进电动机中间的衔接必须有功率放大电路。因为步进电动机的功率大的、脉冲信号会对微处理器造成严重的影响，因而，不可以将微处理器造成的调节数据信号立即连在步进电动机上，必须开展强电和弱电防护。
步进电动机光耦电路如下图2所显示。STC89C51PMM8713PT的插口共应用6个口线，分别是P0.0、P0.l、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5。PMM8713PT的Cu、Cd接地装置，Ck接到STC89C51发过来的单脉冲，当脉冲处在降低沿、P0.4管脚为差分信号时，步进电动机正转，P0.4管脚为高电平时，步进电动机翻转，即键入方式和转动方位选用了键入方式1。R、Φc根据上拉电阻接脉冲信号，当P0.2、P0.3管脚同是脉冲信号时，步进电动机插电方式是双4相4拍；当P0.2、P0.3管脚同是低电频时，步进电动机插电方式为4相8拍；当P0.2为脉冲信号、P0.3为高电平时，步进电动机插电方式为4相4拍。管脚P0.0用以检验环状调节器是不是插电，管脚P0.1用以检验环状调节器是不是接到STC89C51传出的差分信号。Φ1、Φ2、Φ3、Φ4用以导出操纵步进电动机四相绕阻的数据信号，随后经光耦电路和功率放大电路来操纵绕阻，图2中只画出了Φ1推动L1绕阻的电源电路，其他三相绕阻的推动方法与之同样。
2.2 CAN总线电源电路
CAN即控制板无线局域网，因为其具备很强的抗干扰性、通讯中并没有详细地址定义及连接点数不受限等优势，已经被广泛运用于车辆、数控车床、仪表设备、计算机接口操纵等行业[56]。CAN总线连接点包含微处理器STC89C51、CAN控制板和CAN光纤收发器。CAN控制板关键进行CAN总线的通讯协议，完成报文格式的安装和分拆、接受消息的过虑crc8等，这里采用SJA1000。CAN光纤收发器采用82C250控制器，其具有一瞬间抗干扰性、减少微波射频影响（RFI）及其完成热安全防护的工作能力。为了更好地提高通讯的抗干扰性，在SJA1000和82C250中间选用光电耦合器开展光学防护，与此同时为了更好地缓解光电耦合器对信息的延迟时间，采用高速光耦6N137。实际电源电路如下图3所显示。
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2.3 人机交互技术控制模块
人机交互技术控制模块包含功能键键入电源电路和LCD显示电路，如下图4所显示。功能键选用3个按键，操纵阀体的开停机及其设置一些主要参数。LCD显示器采用LCD1602中小型液晶显示屏，用于表明闸阀开启度、总流量、工作压力、常见故障等关键主要参数标值，及其相匹配主要参数种类的文字描述。该液晶显示屏重量较轻，体型小，表明清楚，表明容积为162字符，工作标准电压为4.5~5.5V。
2.4 数据采集电源电路
采用LUGB型涡街流量计egr。该流量传感器由一个与公称直径同样的表体和一个横断面为三角形的圆柱体构成。三角柱两边更替造成漩涡，在圆柱中下游更替分布的漩涡称之为涡街流量计，涡街的工作频率与液体的流动速度正相关。因为涡街流量计分离出来在圆柱两边造成的压力脉冲，摄像头体造成交替变化内应力，铺设在摄像头身体内的压电式结晶元器件受交替变化内应力功效而形成交替变化正电荷。检验放大仪将交替变化正电荷开展变换处理后，导出0~5V规范工作电压数据信号。该工作电压数据信号经A/D元器件ADC0832转为数据量后传到微处理器STC89C51。
工作压力收集采用PTJ204型液位传感器，其测量范围为0~150MPa，综合性精密度为0.1%FS（FS表明全测量范围）、0.2%FS、0.5%FS、1.0%FS，供电系统电流为DC9~36V。该液位传感器导出0~5V电流电压数据信号，该工作电压数据信号经ADC0832转化成数据量后输送给STC89C51。
ADC0832是英国国家半导体公司制造的一种8位屏幕分辨率、双通道内存ADC处理芯片，输出脉冲信号与TTL/CMOS相兼容，5V开关电源送电时键入电流在0~5V中间，输出功率为250kHz，变换時间为32s，具备体型小、功能损耗低、兼容模式强、性价比高高特性。通常情况下，ADC0832与微处理器的插口应是4条手机充电线，各自为CS、CLK、DO、DI。但因为DO端与DI端在通讯时并没有与此同时合理并与微处理器的接口类型是双重的，因此设计方案线路时可将DO和DI并接在一根手机充电线上应用。实际电源电路如下图5所显示。
3 系统设计方案
系统程序流程的具体目标有系统检测、复位、解决电脑键盘指令、载入远程控制设置数据信号、表明、常见故障解决等，操作程序如下图6所显示。
4 结束语
该闸阀电动执行机构自动控制系统选用液晶屏幕表明，不但可以表明闸阀的开、关情况和正常的运转时闸阀的开启度，还能够根据菜单栏设置运作主要参数，当操作系统出现异常时可以表明出常见故障信息内容。该体系具备构造简易灵便、低成本、特性稳定性等优势，可考虑工业生产场所较高的精密度规定，对其他自动控制系统的制定有着一定的参照和运用使用价值。
论文参考文献：
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