刘洪亮

中石化石油工程机械有限公司第四机械厂，湖北 荆州 434024长江大学机械工程学院，湖北 荆州 434023

皮华峰

(湖北禹鼎建设工程有限责任公司，湖北 武汉 430070)

凡创

基于dsPIC6014A的总线型液压比例电磁阀控制器设计

刘洪亮

中石化石油工程机械有限公司第四机械厂，湖北 荆州 434024
长江大学机械工程学院，湖北 荆州 434023

皮华峰

(湖北禹鼎建设工程有限责任公司，湖北 武汉 430070)

凡创

(苏州中材建设有限公司，江苏 昆山 215300)

[摘要]随着比例电磁阀在工业领域的发展，越来越多的控制系统对比例电磁阀提出了控制精确以及总线控制的要求。以dsPIC单片机为核心，将集成驱动芯片BTS 724G作为液压比例电磁阀直接驱动芯片，设计了一种总线式液压比例电磁阀控制器。凭借强大的总线支持，该控制器可以极大扩展远程控制功能，具有可靠性高、驱动能力强、故障监测功能多等优点，特别适用于比例电磁阀故障诊断要求较高且数量较多的场合。

[关键词]比例电磁阀；dsPIC单片机；CAN总线

图1　控制电流与阀芯行程　　　　　　　图2　控制电流与控制流量　关系曲线图　关系曲线图

图3　信号放大器结构图

液压比例电磁阀被大量应用于液压控制系统，其通过控制液压比例电磁阀的阀体移动来使液压油进入不同排油管，进而推动活塞杆并带动机械装置运动。在油田车辆中，使用较多的为两位三通式液压比例电磁阀，控制部分主要集中在对液压比例电磁阀中比例电磁铁的控制，且比例电磁铁的吸力在有效行程范围内和线圈的电流或电压大小具有线形关系[1]。液压比例电磁阀相关参数如下：额定电压为24V；冷态电阻27.2Ω；冷态电流0.88A；极限电流0.63A；冷态功率21W；自振频率40~70Hz，控制电流与液压比例电磁阀的阀芯行程及控制流量关系曲线图分别如图1和图2所示。

液压比例电磁阀的控制形式包括电压信号控制和电流信号控制。由于液压比例电磁阀的控制信号较大，一般都需要配备专门的信号放大器对控制信号进行放大，其结构图如图3所示。

上述配置使得系统调试维护和扩展上增加了难度，为此，在稳定实现液压比例电磁阀驱动的同时，笔者提出了一种基于dsPIC30F6014A单片微机的总线式液压比例电磁阀的控制解决方案，以实现CAN总线以及EtherNet/IP总线直接控制液压比例电磁阀的功能，同时为现有控制系统直接控制液压比例电磁阀并大量减少系统配置提供一种可行方法。

1总线型液压比例电磁阀控制器结构框架

图4　总线型液压比例电磁阀控制器结构框架图

总线型液压比例电磁阀控制器结构图如图4所示，其电路组成包括dsPIC30F6014A单片微机的 PWM( 脉冲宽度调制)产生电路、驱动电路和总线电路3部分。该控制器采用PWM控制液压比例电磁阀，因为PWM 控制功率输出级为开关型结构，而且控制器整体功耗小，同时PWM驱动信号中能够包含同频率脉动量，可以在一定程度上增强控制器的抗干扰能力。该控制器结构以dsPIC30F6014A单片机为核心，其具备CAN总线和EtherNet/IP总线功能，可以输出8路PWM控制信号，且信号直接经过集成驱动芯片BTS724G，以此控制比例电磁铁的吸力行程范围，从而控制液压比例电磁阀。因此，采用上述方式可以增强系统的可扩展性和维护性。

总线型液压比例电磁阀驱动采用集成驱动芯片BTS724G，其内置N 通道半导体场效应晶体管(MOSFET)栅极驱动器和电荷泵垂直功率晶体管，适用于具有高浪涌电流的负载，可替代机电继电器、熔断器和分立电路，可以兼容CMOS输入，也可以使感性负载快速退磁，具有较宽的工作电压范围，且保护功能(包括短路保护、电流限制保护和过载保护)完善[2]。此外，BTS724G同时具有诊断反馈与开漏输出以及在关闭状态下的开路负载检测功能，4个通道的输出状态由2个状态输出端口进行检测，其中OUT通道输出作为液压比例电磁阀的电流调节器。由dsPIC30F6014A单片机输出的PWM信号来控制4个通道的输出电流大小，BTS724G工作电压范围为5.5~40V，系统设计电压为24V。在4个通道都被激活的情况下，BTS724G导通电阻为22.5mΩ；当只有1个通道被激活时，BTS724G导通电阻为90mΩ，额定幅值电流最大可达3.3A，因而完全满足液压比例电磁阀的控制要求。

2硬件电路设计

2.1驱动电路

图5　总线型液压比例电磁阀控制器驱动电路图

总线型液压比例电磁阀控制器通过在dsPIC30F6014A单片机内部16位特殊功能寄存器 OCxCON中设置相应的位，选择PWM 模式，输出8路PWM控制信号(OC1~OC8)，经BTS724G可同时控制8路液压比例电磁阀。该控制器驱动电路图如图5所示，集成驱动芯片BTS724G结构图如图6所示。其中，IN1~IN4为PWM逻辑电平输入通道，ST1/2为第1通道和第2通道的诊断反馈通道，ST3/4为第3通道和第4通道的诊断反馈通道；OUT1~OUT4为驱动输出通道，4个功率输出通道由开漏输出的CMOS管组成，自带短路、过载、电流限制等保护，通过驱动芯片内部集成的钳位二极管，确保控制器在关闭状态下负载能处于开路状态。dsPIC30F6014A单片机产生的PWM信号经过BTS724G驱动放大，通过改变控制器产生的PWM输入信号的占空比来改变OUT1~OUT4的控制电流输出，从而控制液压比例电磁阀。

2.2CAN总线接口电路

总线型液压比例电磁阀控制器的CAN总线接口主要包括CAN总线收发器和总线通讯控制器2部分，其中CAN总线收发器采用Philips公司的半导体收发器PCA82C250，由其实现物理媒体连接子层、物理信令子层和数据链路层之间的连接[2]。此外，为实现与控制器之间的电气隔离，在总线电路设计中增加高速光耦芯片HCPL0720；为减少总线通讯传输中的误码率，在总线输出端增加偏置电阻R8和R7使总线保持高阻态[3]。CAN总线接口电路图如图7所示。

图6　集成驱动芯片BTS724G结构图　　　　　　　　　　　图7　CAN总线接口电路图

3软件设计

图8　总线型液压比例电磁阀控制器　程序流程图

总线型液压比例电磁阀控制器自带CAN总线和EtherNet/IP总线，可以通过总线控制液压比例电磁阀，软件程序在初始化后检测系统是否有反馈故障请求，当系统存在故障时，控制器根据相应代码查找并处理故障，然后查看总线是否有数据请求，检测是否需要打开液压比例电磁阀，如有请求，则通过计算输出PWM占空比以进行输出控制[4]。该控制器程序流程图如图8所示。

4应用效果

总线型液压比例电磁阀控制器技术参数表如表1所示，其控制性能曲线如图9所示。由图9可知，该控制器具备调节启动时间斜坡的功能，凭借该功能可以有效阻止流速突然发生变化而引起的水击现象[5]。由于总线型液压比例电磁阀控制器具有可靠性高、驱动能力强、故障监测功能多等优点，因而特别适用于故障诊断要求较高、比例电磁阀数量较多的场合，可以在相关生产领域推广应用。

图9　总线型液压比例电磁阀控制器性能曲线图

供电电压范围/V15~30允许电压波动性/%5电流消耗/A最大2.2总线协议类型CAN协议MODBUS协议EtherNet/IP协议斜坡时间调节范围/s0~5环境温度/℃-40~85连接安装方式NS15导轨安装

[参考文献]

[1]刘忠信.一种低成本的比例电磁阀控制系统[J].工业仪表与自动化装置，2005，34(6):66~67.

[引著格式]刘洪亮，皮华峰，凡创.基于dsPIC6014A的总线型液压比例电磁阀控制器设计[J].长江大学学报(自科版)，2015,12(16)：39～42.

34 Recognition of Fake Evaluation Based on Multi-dimensionality Feature Weight

Huang Subin, Xiu Yu, Zhao Senyan, Wang Qiansong(AnhuiPolytechnicUniversity,Wuhu241000)

Abstract:Online goods evaluation is important basis for consumers to make a purchase decision.Consequently, consumers faces with more and more fake evaluations.In consideration of the problem, an online fake evaluation based on multi-dimensionality feature weighting is presented.Firstly, in this paper the usefulness of information from online shopping is analyzed, and nine important features that are conducive for the classification of three dimensions of commodity, reviewer and reviews are chosen.Secondly, the feature weighting based on Fisher Criterion is used for detecting fake evaluation.Finally, the experimental results show that the propose method is effectively.

Key words:fake evaluation; feature selection; feature weighting; Fisher criterion

[文献标志码]A

[文章编号]1673-1409(2015)16-0039-04

[中图分类号]TP273;TH137.52