[發明專利]水位傳感器螺栓初始位置自動調整系統

有效

• 申請號: 201710846835.2
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107783561B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 盧達文;熊遠生;周意偉;江鑫
• 申請（專利權）人: 嘉興學院
• 主分類號: G05D16/20
• 分類號: G05D16/20;G01F23/22
• 代理公司: 嘉興海創專利代理事務所(普通合伙) 33251
• 代理人: 鄭文濤

1.水位傳感器螺栓初始位置自動調整系統，其特征在于包括氣源、過濾器、油霧分離器、精密減壓閥、氣壓控制器、USB轉232接口、上位機、密閉氣室、USB轉485接口一、水位傳感器、轉換電路板、頻率表、USB轉485接口二、步進電機控制器、細分驅動器和步進電機；所述上位機通過所述USB轉232接口連接所述氣壓控制器，并可按照氣壓控制器的協議讀出氣壓控制器的出氣口實際氣壓值和設置氣壓控制器的出氣口氣壓值；所述氣源提供的壓縮空氣依次經過所述過濾器及所述油霧分離器，再經過所述精密減壓閥連接所述氣壓控制器的進氣口，所述氣壓控制器的出氣口連接所述密閉氣室，所述密閉氣室上開有多個孔；所述水位傳感器的氣壓接口和所述密閉氣室上的孔相連，所述水位傳感器的電路接口和所述轉換電路板的輸入端相連；所述轉換電路板的頻率輸出端連接所述頻率表的頻率輸入端；所述頻率表和所述上位機進行485組網，所述上位機通過所述USB轉485接口一連接所述頻率表，所述上位機通過MODBUS協議定時依次讀出所述頻率表的頻率值；所述步進電機控制器和所述上位機進行485組網，所述上位機通過USB轉485接口二連接所述步進電機控制器；所述步進電機控制器輸出分別連接所述細分驅動器的方向信號和脈沖信號；所述細分驅動器的輸出連接所述步進電機的繞組；所述上位機通過MODBUS協議依次定時將所述步進電機轉動方向信號和轉動步數發給所述步進電機控制器，所述步進電機控制器收到方向信號和轉動步數后，將方向信號以高低電平的形式輸出給所述細分驅動器，將轉動步數以脈沖個數的形式輸出給所述細分驅動器，所述細分驅動器在方向信號和脈沖信號的作用下控制步進電機轉動，帶動螺栓轉動到相應位置；

工作流程具體包括如下步驟：

步驟1：開始；

步驟2：水位傳感器螺栓初始位置自動調整系統的初始化工作；

步驟3：上位機通過USB轉232接口對氣壓控制器的出氣口設置氣壓值，設置氣壓值為124mmH₂O；

步驟4：上位機通過USB轉232接口從氣壓控制器讀出出氣口的實際氣壓值；

步驟5：氣壓控制器出氣口的設置氣壓值減去氣壓控制器出氣口的實際氣壓值，得到氣壓誤差eP(k)，當氣壓誤差eP(k)大于門限值ε1時，轉步驟4，否則，轉步驟6；所述門限值ε1取值范圍在0.1mmH₂O到3mmH₂O之間；

步驟6：上位機通過USB轉485接口一使用MODBUS協議每隔時間T依次讀出頻率表中頻率數據，定義在kT時刻該氣壓下的期望頻率為f_r(k)，從頻率表讀出的頻率為f_a(k)，頻率誤差ef(k)＝f_r(k)-f_a(k)；

步驟7：如果全部水位傳感器的頻率誤差ef(k)在允許范圍ε2內，轉步驟11，否則，轉步驟8；所述頻率誤差允許范圍ε2取值范圍在±2Hz到±20Hz之間；

步驟8：如果調整次數超過設定的最大值，轉步驟11，否則，轉步驟9；完成一次從步驟4到步驟10的執行，即從氣壓控制器讀出出氣口的實際氣壓值，到步進電機控制器輸出方向和轉動步數信號給相應的細分驅動器，定義為調整一次，調整次數設定的最大值根據需要，取值范圍在2到100之間；

步驟9：對頻率誤差超出允許范圍的水位傳感器，以頻率誤差為輸入量，執行增量式PI控制算法，輸出結果大于0時，取方向信號為正，輸出結果小于或等于0時，取方向信號為反，輸出結果的絕對值四舍五入變為整數并限幅后作為轉動步數；所述增量式PI控制算法表達式為Δu(K)＝K_P[e(k)-e(k-1)]+K_ie(k)，K_P的取值范圍在1到150之間，K_i的取值范圍在0.01到10之間，所述增量式PI控制算法輸出的限幅值取100到3200之間；

步驟10：上位機通過USB轉485接口2使用MODBUS協議將計算出的方向信號和轉動步數發送給對應的步進電機控制器，步進電機控制器收到方向信號和轉動步數后，將方向信號以高低電平的形式輸出給細分驅動器，將轉動步數以脈沖個數的形式輸出給細分驅動器，調整次數加1，轉步驟4；所述步進電機在不細分時200個脈沖轉一圈，所述細分驅動器的細分數選為32；

步驟11：顯示調整結果，如果是從步驟7轉來的，顯示全部水位傳感器都調整成功，如果是從步驟8轉來的，將頻率誤差在允許范圍內的水位傳感器顯示調整成功，另外的顯示調整失敗；

步驟12：結束。