CN2549507Y

CN2549507Y - 数字伺服控制器仿真系统控制台

Info

Publication number: CN2549507Y
Application number: CN 02235352
Authority: CN
Inventors: 卢九湘; 王国森; 井慧
Original assignee: Tianjin Steel Pipe Co ltd
Current assignee: Tianjin Steel Pipe Co ltd
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2003-05-07
Anticipated expiration: 2012-05-31

Abstract

数字伺服控制器仿真系统控制台，有切换电路、模拟线性位移信号发生器、旋转脉冲编码器、电压型负载、电流型负载、条件输出电路，其模拟线性位移信号发生器和旋转脉冲编码器均与切换电路相连接，切换电路与被检测的数字伺服控制器的位置信号接口相连，电压型负载和电流型负载均与切换电路相连接，切换电路与被检测的数字伺服控制器的输出接口相连接，其中电流型负载与模拟线性位移信号发生器对应，电压型负载与旋转脉冲编码器对应；条件输出电路与被检测的数字伺服控制器的条件输入相连接。本发明可对控制器编制程序，修改参数，作仿真运行试验，监视所有程序运行的正确性，观察各种信号状态，可在动态状态下分析判断故障，加快了修理速度。

Description

数字伺服控制器仿真系统控制台

技术领域

本发明涉及一种仿真系统控制台，特别是一种数字伺服控制器仿真系统控制台。

背景技术

随着套管产量逐年扩大和时间的推移，TDC/EDC-100数字伺服控制器元器件劣化现象日趋严重，系统性能日趋恶化，越来越多的数字控制器出现各种各样的故障而被送修。数字控制器技术复杂，修理工作难度很大，然而更让技术人员一筹莫展的是，在离线状态下这种数字控制器无法通电试验，人们既无从了解问题出在什么地方，也不知道经修理后故障是否已被排除，可否再投入正常运行，面对设备而茫然无措，所以修复率一直很低。只有在控制器建立起一系列工作条件时，例如，安全极限，电器连锁，驱动负载和位置闭环控制等均正常时，才能启动控制器并对其工作情况进行观察分析和故障检查，如果条件不具备则系统处于报警和闭锁状态，使人无从下手。

有一种不得己的方法，是将控制器安装到生产线设备工位上去试验，为此而进行的软、硬件安装接线和试验必将占据大量的设备作业时间，在套管生产任务十分繁重，作业线惜时如金的今天，令设备停机让技术人员作这样的试验几乎是不可能的。

经过考察，在离线状态下为控制器的上电而必须满足的外部条件中，如接入安全极限，电器联锁及模拟的电流负载和电压负载等，都是可以办到的。最大的难点在于怎样为TDC-100控制器建立正确的位置闭环环节。按照常规的方法，应该建立一个液压站，安装相应的伺服阀和液压缸以及相关的线性位移传感器，工作时让被推动的液压活塞带动位移传感器(声纳测距装置)使之产生位移信号经数据处理后送回到数字控制器中，完成位置闭环控制。不难想象，用这种方案搞试验台投入设备多，占地空间大，付出代价高，过程周期长，是一条很难进行得通的道路。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种在接收到从控制器中不断发来的问讯指令脉冲信号时，产生模拟的实时位移量信号作为响应，并回送给控制器，从而达到位置闭环控制的仿真效果的数字伺服控制器仿真系统控制台。

本发明所采用的技术方案是：一种数字伺服控制器仿真系统控制台，包括有切换电路、模拟线性位移信号发生器、旋转脉冲编码器、电压型负载、电流型负载、条件输出电路，具体连接是：模拟线性位移信号发生器和旋转脉冲编码器均与切换电路相连接，切换电路与被检测的数字伺服控制器的位置信号接口相连，电压型负载和电流型负载均与切换电路相连接，切换电路与被检测的数字伺服控制器的输出接口相连接，其中电流型负载得到的信息给模拟线性位移信号发生器，电压型负载得到的信息给旋转脉冲编码器；条件输出电路与被检测的数字伺服控制器的条件输入相连接。

本发明的数字伺服控制器仿真系统控制台有机地把现场工作条件模拟出来，可以随心所欲地对控制器编制程序，修改参数，作仿真运行试验，监视所有程序运行的正确性，观察各种信号状态，可在动态状态下分析判断故障，减轻了修理工作的强度，加快了修理速度，提高了备件修复率。

附图说明

图1是TDC-100典型应用示意图；

图2是EDC-100典型应用示意图；

图3是本发明的整体结构框图；

图4是模拟线性位移信号发生器的电路原理图；

图5是电流型负载的电路原理图；

图6是电压型负载电路原理图；

图7是旋转脉冲编码器电路原理图；

图8是条件输出电路中的就绪部分的电路原理图；

图9是条件输出电路中的允许部分的电路原理图；

图10是条件输出电路中的状态部分的电路原理图。

具体实施方式

如图1、图2所示，TDC-100通常以电流量输出驱动负载，使用一种声纳测距装置进行直线位移量检测，从而实现位置闭环控制。EDC-100则采用电压量输出驱动负载，其位置反馈闭环中用的检测装置为旋转脉冲编码器。TDC-100和EDC-100两者之间的伺服驱动系统和位置闭环控制系统各不同，而其他部分相同，它们都具有独立的电源系统，CPU控制系统，固定的管理程序和有内设长寿命电池支持存储的可编的工作程序，还有独立的键盘和显示装置，另外，它们都设有串行口和PLC接口，既可以离线单独编程，也能和PLC连机或接受PC机或其他程序源的控制，灵活性很高。

如图3所示，数字伺服控制器仿真系统控制台，包括有切换电路1、切换电路2、模拟线性位移信号发生器3、旋转脉冲编码器5、电压型负载6、电流型负载4、条件输出电路7，具体连接是：模拟线性位移信号发生器3和旋转脉冲编码器5均与切换电路1相连接，切换电路1与被检测的数字伺服控制器A的位置信号接口相连，电压型负载6和电流型负载4均与切换电路2相连接，切换电路2与被检测的数字伺服控制器A的输出接口相连接，其中电流型负载4得到的信息给模拟线性位移信号发生器3，电压型负载6得到的信息给旋转脉冲编码器5；条件输出电路7与被检测的数字伺服控制器A的条件输入相连接，条件输出电路7包括有就绪、允许、状态部分。还设有状态显示部分8，包括有允许、就绪和状态三种状态显示，其与被检测的数字伺服控制器A的显示输出端子相连接。

图3中的切换电路1和切换电路2采用六刀三掷波段式开关。

图3中的电流型负载4的电路结构如图5所示。

如图7所示，图3中的旋转脉冲编码器电路5是由二极管D6、D7、稳压电源集成块IC12、电解电容C6、C7、电容C8和编码器ENCODER构成，二极管D6、稳压电源集成块IC12并联连接，其一端与电解电容C6一起接+15V电源，另一端(即右端)为5V输出，该5V通过隔离二极管D7到U5V输出，电解电容C6的另一端接地，电解电容C6、电容C8并联连接，其一端接到5V电源，另一端接地，编码器ENCODER的电源端接到5V，另一端接地，其输出端分别为CHANNELA+、CHANNELA-、CHANNELB+、CHANNELB-。编码器ENCODER采用型号为B45-S30Z13-DNY1-C的编码器。

图3中的电压型负载6的电路结构如图6所示。

如图4所示，图3中的模拟线性位移信号发生器3是由电解电容C1、C2、电容C3、C4、C5、三极管T1、可调电阻R5、电阻R1、R2、R3、R4、二极管D1、D2、集成块IC13、IC14、IC15及稳压电源集成块IC11共同构成，其中电解电容C1、二极管D1、稳压电源集成块IC11的一端接正极，电容C1的另一端接地；稳压电源集成块IC11的另一端即5V电源与二极管D1的另一端、电解电容C2、电容C3、电阻R4、集成块IC13的脚4和脚8、电阻R2、集成块IC14的脚8、集成块IC15的脚1相连接，并通过隔离二极管D2到U5V输出端，电解电容C1和C2的另一端、稳压电源集成块IC11的另一脚、电容C3的另一端、集成块IC13的脚1、集成块IC14的脚5、集成块IC15的脚4均接地；电阻R4的另一端通过可调电阻R5和三极管T1的集电极、集成块IC13的脚2及脚6一起通过电容C4接地，三极管T1的发射极接地，基极通过电阻R1到问讯指令Catrx。集成块IC13的脚5通过电容C5接地，电阻R2的另一端接集成块IC14的脚2，集成块IC13、IC14通过电阻R3相连接，集成块IC2的脚7与集成块IC15的脚2相连接，集成块IC15的脚7为实时位移信号Interr+，脚8为实时位移信号Interr-。

如图8所示，条件输出电路7的就绪部分是由电阻R6、R7、R8、R9、R10、R11、发光二极管D3、D4、D5、光电隔离集成块IC1、IC2、IC3、与非门IC4、IC5构成，其中电阻R6的一端接+15V电源，另一端通过发光二极管D3接光电隔离集成块IC1的端点1，光电隔离集成块IC1的端点2和IC2的端点1接地，电阻R7的一端接-15V电源，另一端通过发光二极管D4接光电隔离集成块IC2的端点2，电阻R8的一端接+5V电源，另一端通过发光二极管D5接光电隔离集成块IC3的端点1，光电隔离集成块IC3的端点2接地，U5V电源和光电隔离集成块IC1、IC2、IC3的端点5以及与非门IC4的脚14相连接，IC1的端点4和IC4的脚3通过电阻R9接地，IC2的端点4和IC4的脚4通过电阻R10接地，IC3的端点5和IC4的脚4通过电阻R11接地，IC4的脚7接地，脚6与IC5的脚1、2、8相连接，IC5的脚9为输出端。

如图9所示，条件输出电路7的允许部分是由联锁开关1、2、极限开关3、4、电阻R12、R13、R14、R15、与非门IC6、IC7、IC8构成，其联锁开关1、2、极限开关3、4的一端和与非门IC6的脚14均接U5V电源，联锁开关1的另一端和与非门IC7的脚5通过电阻R14接地，联锁开关2另一端和与非门IC7的脚6通过电阻R15接地，极限开关3的另一端和与非门IC6的脚1通过电阻R12接地，极限开关4的另一端和与非门IC6的脚2通过电阻R13接地，IC6的脚3和IC7的脚4分别接IC8的脚8和脚9，IC8的脚10为输出端。

如图10所示，条件输出电路7的状态部分是由电阻R16、R17、R18、驱动器超温开关5、驱动器电源开关6、驱动器过负载开关7、与非门IC9、IC10构成，其电阻R16、R17、R18和IC9的脚14接U5V电源，电阻R16和IC9的脚3通过驱动器超温开关5接地，电阻R17和IC9的脚4通过驱动器电源开关6接地，电阻R18和IC9的脚5通过驱动器过负载开关7接地，IC9的脚6与IC10的脚1、2、8相连接，IC10的一端点9为输出端。

本实施例中的集成块IC13的型号为NE555；IC14的型号是HP2200；IC15的型号是UA 9638；IC11、IC12的型号是TL062；IC1、IC2、IC3的型号是4N35；IC4、IC5的型号是TC4023；IC6、IC7、IC8的型号是TC4093；IC9、IC10的型号是TC4023；稳压电源集成块IC11、IC12的型号是7805。

Claims

1.一种数字伺服控制器仿真系统控制台，包括有切换电路(1)、切换电路(2)，其特征在于还设有模拟线性位移信号发生器(3)、旋转脉冲编码器(5)、电压型负载(6)、电流型负载(4)、条件输出电路(7)，具体连接是：模拟线性位移信号发生器(3)和旋转脉冲编码器(5)均与切换电路(1)相连接，切换电路(1)与被检测的数字伺服控制器(A)的位置信号接口相连，电压型负载(6)和电流型负载(4)均与切换电路(2)相连接，切换电路(2)与被检测的数字伺服控制器(A)的输出接口相连接，其中电流型负载(4)得到的信息给模拟线性位移信号发生器(3)，电压型负载(6)得到的信息给旋转脉冲编码器(5)；条件输出电路(7)与被检测的数字伺服控制器(A)的条件输入相连接。

2.根据权利要求1所述的数字伺服控制器仿真系统控制台，其特征在于还设有状态显示部分(8)，其与被检测的数字伺服控制器(A)的显示输出端子相连接。

3.根据权利要求1所述的数字伺服控制器仿真系统控制台，其特征在于所述的模拟线性位移信号发生器(3)是由电解电容C1、C2、电容C3、C4、C5、三极管T1、可调电阻R5、电阻R1、R2、R3、R4、二极管D1、D2、集成块IC13、IC14、IC15及稳压电源集成块IC11共同构成，其中电解电容C1、二极管D1、稳压电源集成块IC11的一端接正极，电容C1的另一端接地；稳压电源集成块IC11的另一端即5V电源与二极管D1的另一端、电解电容C2、电容C3、电阻R4、集成块IC13的脚4和脚8、电阻R2、集成块IC14的脚8、集成块IC15的脚1相连接，并通过隔离二极管D2到U5V输出端，电解电容C1和C2的另一端、稳压电源集成块IC11的另一脚、电容C3的另一端、集成块IC13的脚1、集成块IC14的脚5、集成块IC15的脚4均接地；电阻R4的另一端通过可调电阻R5和三极管T1的集电极、集成块IC13的脚2及脚6一起通过电容C4接地，三极管T1的发射极接地，基极通过电阻R1到问讯指令Catrx。集成块IC13的脚5通过电容C5接地，电阻R2的另一端接集成块IC14的脚2，集成块IC13、IC14通过电阻R3相连接，集成块IC14的脚7与集成块IC15的脚2相连接，集成块IC15的脚7为实时位移信号Interr+，脚8为实时位移信号Interr-。

4.根据权利要求1所述的数字伺服控制器仿真系统控制台，其特征在于所述的条件输出电路(7)包括有就绪、允许、状态三个部分。

5.根据权利要求4所述的数字伺服控制器仿真系统控制台，其特征在于所述的就绪部分是由电阻R6、R7、R8、R9、R10、R11、发光二极管D3、D4、D5、光电隔离集成块IC1、IC2、IC3、与非门IC4、IC5构成，其中电阻R6的一端接+15V电源，另一端通过发光二极管D3接光电隔离集成块IC1的端点1，光电隔离集成块IC1的端点2和IC2的端点1接地，电阻R7的一端接-15V电源，另一端通过发光二极管D4接光电隔离集成块IC2的端点2，电阻R8的一端接+5V电源，另一端通过发光二极管D5接光电隔离集成块IC3的端点1，光电隔离集成块IC3的端点2接地，U5V电源和光电隔离集成块IC1、IC2、IC3的端点5以及与非门IC4的脚14相连接，IC1的端点4和IC4的脚3通过电阻R9接地，IC2的端点4和IC4的脚4通过电阻R10接地，IC3的端点5和IC4的脚4通过电阻R11接地，IC4的脚7接地，脚6与IC5的脚1、2、8相连接，IC5的脚9为输出端。

6.根据权利要求4所述的数字伺服控制器仿真系统控制台，其特征在于所述的允许部分是由联锁开关1、2、极限开关3、4、电阻R12、R13、R14、R15、与非门IC6、IC7、IC8构成，其联锁开关1、2、极限开关3、4的一端和与非门IC6的脚14均接U5V电源，联锁开关1的另一端和与非门IC7的脚5通过电阻R14接地，联锁开关2另一端和与非门IC7的脚6通过电阻R15接地，极限开关3的另一端和与非门IC6的脚1通过电阻R12接地，极限开关4的另一端和与非门IC6的脚2通过电阻R13接地，IC6的脚3和IC7的脚4分别接IC8的脚8和脚9，IC8的脚10为输出端。

7.根据权利要求4所述的数字伺服控制器仿真系统控制台，其特征在于所述的状态部分是由电阻R16、R17、R18、驱动器超温开关5、驱动器电源开关6、驱动器过负载开关7、与非门IC9、IC10构成，其电阻R16、R17、R18和IC9的脚14接U5V电源，电阻R16和IC9的脚3通过驱动器超温开关5接地，电阻R17和IC9的脚4通过驱动器电源开关6接地，电阻R18和IC9的脚5通过驱动器过负载开关7接地，IC9的脚6与IC10的脚1、2、8相连接，IC10的一端点9为输出端。