电液位置伺服控制系统的故障诊断功能制动
文章来源：南苑五金网 | 2022-07-25
电液位置伺服控制系统的故障诊断功能
电液位置伺服控制系统的故障诊断功能 2011： 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诸多因素决定，其中包括来自外部的各种干扰及系统本身品质等方面的原因。对于系统的各种外部干扰，采用相应的抗干扰措施，基本上可以克服，而系统自身由于各种芯片、电子元件、电路板等出现的误差，就会影响整个系统品质。因此，为了提高硬件可靠性，采取硬件故障诊断措施及时诊断硬件故障类型，使系统能及时采取措施保证系统正常运行就显得非常必要。1 系统的硬件构成该系统的核心是由8098单片微型计算机构成，主要完成电液位置伺服控制，系统框图如图1所示。
图1 系统硬件图*在多路开关加一个0V信号，以便在测试中使用
为满足控制性能和可靠性的要求，提高系统的抗干扰能力，单片机与输入／输出通道之间均采取了严格的隔离措施。在输入通道中采用了双线采样、仪表放大器(AD624)差动输入、线性隔离放大器(AD202)隔离放大和4个有源滤波等措施，有效地抑制了外部干扰。控制器的控制量输出采用高精度的高速输出HSO.0来获得PWM输出，经光电耦合，再经有源滤波器获得直流控制电压，送往伺服放大器，最终达到对被控对象的控制。2 故障诊断过程的实施系统中设置有CPU、程序执行、RAM、EPROM、输入／输出通道、伺服放大器等故障诊断功能。在CPU无故障的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故障诊断CPU程序执行故障诊断是利用单片机本身提供的信号和功能，配以简单电路组成故障诊断系统对其进行检测。CPU工作正常与否直接由硬件故障诊断模块对芯片的信号进行监视。在CPU工作正常时，不断交替进行读写操作，该信号呈现出高低电平的交替变化。无电平变化，则CPU工作异常，此时诊断模块输出故障信号。程序执行故障由软故障诊断模块来检测CPU芯片的RESET信号的变化。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复位的情况下，该信号方被钳位到低电平。在系统中设置了特征标志，以区别正常复位和故障复位。其方法是：通过特征标志发现是正常复位，则清除记录数据；发现是故障复位，则保留记录数据，数据达N次后，软故障诊断模块输出故障信号。2.2 输入通道故障诊断模拟输入信号的A／D通道是分时多路开关，采用多路开关(4052)来选择模拟输入信号。所有的模拟输入信号共享8098单片机内的A／D转换器。模拟输入通道故障包括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。如果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，对整个输入通道实行统一测试。测试方法是在输入通道的最前端，即多路开关的输入端加2个特殊的信号(5V、0V)，通过对这2个特殊情况转换结果的测试，判断模拟输入通道是否正常，测试框图见图3。RAM、EPROM故障诊断用软件完成。
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如果电位器出现短路、断路故障或与之相连的连接线出现短路、断路，系统将不能正常工作，因此对此故障实施实时诊断是十分必要的。按照电位器具体的安装工艺，在线路和电位器正常时，电位器的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。如果在工作中，在输入通道无故障的情况下，测得输入电压为0V或5V，就说明出现了传感器故障。当发现故障时，就可以采取必要的措施及时维修。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断输出通道和伺服放大器出现故障将导致比例阀的损坏，故要设计输出通道和伺服放大器故障诊断电路。具体设计方案如下：模拟输出信号由8098的高速输出(HSO.0)端输出，输出通道和伺服放大器的电气参数调整好后，HSO.0的每一输出值对应一基本固定的负载电流。当HSO.0以一定占空比输出时，通过测量通道检测负载电流是否在相应的范围内，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
3 结论文中设计的诊断系统已于1996年用于电炉炼钢电液位置伺服控制系统硬件故障诊断系统中，具有一定的准确性、可靠性，有推广价值。参考文献[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，199575～76[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，199256～60 (end)