计算机应用
单片机在双电机同步控制系统中的应用
国家电力公司苏州热工研究所(苏州215004 仲华明
摘 要 文章介绍了利用单片机开发的一种能取代用常规电动仪表组成的双电机同步控制装
置,介绍了该装置的组成及软硬件的设计思想。 关键词 单片机 同步控制 双电机图1 控制系统框图
对较长的工业生产装配输送线,一般需要两台或两台以上的电机驱动,这就要求驱动电机必须保持同步,以往的同步控制多采用多台电动仪表组合而成,造成控制机构体积大、安装不便、控制性能差、调试困难等缺点。为此,本文提出了采用单片机来实现的电机同步控制系统。
1 控制系统组成
控制系统框图如图1所示,其中电机1为速度
控制,由它决定了系统的运行速度,因为系统对速度的调节要求不高,所以采用了开环控制。电机2跟踪电机1组成位置随动系统,这是一个串级控制系统,主回路是一个位置控制回路,副回路是一个电机电流控制回路,它能及时地抑止电流环内的各种干扰,有效地提高了
控制系统的性能指标。另外,系统中还引入了速度输入补偿控制以抵消速度输入扰动对系统同步的影响,如果选择G c 1(S 使
G 1(S G d 1(S i =G c 1(S G 2(S G d 2(S i 即 G c 1(S =G 1(S G d 1(S /(G 2(S G d 2(S
时,则速度输入扰动对系统的影响可得到完全的补偿。但G 1(S 、G d 1(S 、G 2(S 、G d 2(S 往往难于
准确测得,所以只能做到近似补偿。
系统以Atmel89C52单片机为核心,并扩展了必要的外围接口电路,其硬件结构如图2所示。 本系统程序量超出了89C52的内部8K 容量,所以扩展了一片EPROM 作为程序存储器。电路中采用了MAX232和MAX485这两种电平转换芯片,提供RS 2232或RS 2485通信接口,以满足现场不同的组网要求。
工业现场通常电磁干扰严重,供电电压不稳,为了提高系统的抗干扰能力,采用了多功能微处理器监控芯片X25045,芯片的看门狗定时器和电源电压监视器可对微处理器提供独立的保护。当系统由于软故障或电压不稳以及其他干扰引起程序跑飞而超过监视计数器规定的时间时,它的RESET 引脚便会自动产生复位信号,使程序自动恢复运行。
X25045内的EEPROM 则用来保存系统的设
置参数,如回路PID 参数、系统启停时间、参数修改密码等。
由安装在减速箱上的两只电磁增量式编码器输出的反映电机转速的测量脉冲信号经光电隔离、整形滤波后分别送给计数器8253的计数器1和计数
《电子技术》2002年第6期 中国传感器 http ://www.sensor.com.cn (34525
图2
控制系统硬件组成框图
器2,单片机定时读取8253的计数值,
经位置环PID
运算后,结果作为电流环的输入。
电机给定转速信号经缓冲器送至A/D 转换器ADC0809,其转换结果由CPU 读取后分别作为电机1的速度控制信号和电机2的速度扰动补偿控制的
输入信号。
两电机的电流反馈信号经滤波处理后送入A/D 转换器ADC0809,经A/D 转换后,参与内环PID 运算,并将结果送给D/A 转换器DAC0832以输出模拟信号去控制电机2的转速。
系统开关量的输入采用了74L S244和光耦组成。开关量的输出由74L S377及驱动输出芯片MC1413,可以驱动小型继电器。
人机接口主要通过6键的键盘和8位L ED 数码管以及6只L ED 指示灯,来实现系统参数的显示和修改,以及系统各主要点的运行状态及数据显示(如电机转速,同步误差,A/D 、D/A 值,KI/O 状态等。其中MAX7219串行L ED 驱动器负责对8位L ED 数码管的显示驱动,74L S164的串行移位实现键盘扫描输入。
2 软件设计
该系统的软件由主程序、中断处理程序及多个功能模块组成。系统共用了两个中断:定时器0中断供系统计时,串口接收中断接收来自上位机的数据,用定时器1作波特率发生器。主程序流程框图如图3所示,其中初始化程序主要完成判别系统是上电复位还是“看门狗”超时溢出复位、设置定时器、变量赋初值以及从EEPROM 中读取系统设置参数等。为了及时响应来自上位机的通信事件,在主程序的循环入口处先判别串口中断是否已接收完一帧数据,若已接受完一帧数据,则跳过键盘、显示等那些对实时性要求不高的模块,而进入通信处理模块。图3 主程序流程框图
图4 控制模块的程序框图
在各功能模块中检测控制模块是整个程序的主
体,该模块的程序框图如图4所示。它主要完成对转速给定信号的采集和滤波并限制其变化幅度,以保证调速时平稳运行;完成电流环及位置环的PID 运算,将结果转换为模拟电压输出;完成各种开关量的检测并进行去抖动滤波,判别是否失步超限、超载运行并输出相应的开关量控制信号。PID 调节器采用带积分分离和抗积分饱和的增量算式,并采用三字节浮点运算以保证运算精度。
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中国自动化 http ://www.automation.com.cn 《电子技术》2002年第6期
键盘扫描散转和显示处理程序构成了人机接口模块,系统参数的显示和设置采用菜单式结构,操作简捷,易用。其主菜单设有“运行参数”、“主调节器PID0参数”、“副调节器PID1参数”和“其他”等四项功能,它们与面板上的四个L ED发光管相对应,而每一菜单内的子项由8位数码管的前三位表示该参数名称,其余五位显示其数值。
通信处理模块用于接收上位机的在线修改运行参数命令和向上位机发送运行数据,这些命令和数据的接受与发送,是以上位机为主机,控制器为从机的主从应答式通信来完成的。
参考文献
1 龙可微.X25045芯片及其应用.电子技术应用,1999(9
网络、通信与多媒体
基于Web方式的协同远程
教学模式和教学环境
济南职工科技大学(济南250014 张玉叶
摘 要 文章将CSCW应用于远程教学方案中,实现了一个协同式的基于Internet的远程教学系统。
关键词 CSCW 远程教学 Internet
1 概述
随着网络技术和多媒体技术的发展,远程教学系统趋向于网络化。教师讲授的内容通过网络传送给每个学员,学员则通过与网络相联的计算机获得教师讲授的内容。以网络作为传输信息的载体,可以不受地理位置和学员人数的限制,只要学员将计算机连入教学网络,就可以使用该系统进行学习。
与任何教育形式一样,远程教育对象也是特定的,参与构成远程教育的成员的集合构成了不同的教育群体。我们将参与教学活动的成员(包括教师和学生,甚至系统管理员划分为群体,是有实际意义的。首先,参与的对象是特定的,其次,将成员划分为群体便于管理,如何实现群体成员参与的协同的网络教学系统是一个值得研究的课题,其中的关键,我们认为要构建一个具有很好协同能力的远程教学网络环境。它基于CSCW即计算机支持的协同工作(computer supported cooperative work技术。CSCW研究群体中的人们如何协同工作及用计算机支持这种工作的方法。真实的教学中,教师和学生的交互与教学环境构成了一种协同形式,仔细研究教师和学生的行为并构建符合这种形为的远程教学系统,是很有
意义的。
针对真实教学模式,任何课程都必须进行用户的管理。每一课程必须针对某些人员(包括教师和学生进行,教师在设立某个课程的时候,也往往是针对特定的学生进行。在协同式教学环境中,我们认为,教师可能对其学生进行管理的跟踪,了解学生的学习行为和对课程掌握程度。设立一定的安全机制和用户管理模式,也是为了系统安全和网络的正常运行,防止恶意参与课程。
在远程教学模式下,学习的方式可以分为现场教学模式和自主学习模式。现场教学模式中,教师和学生同时登录系统,教师系统地传授各种知识给学生,同时通过各种工具与学生进行多媒体交互。自主学习模式下,学生通过系统提供的各种工具和内容进行自主学习,这时在系统中,课程被教师以课件的形式提供给学生。一个课件包括课程中的文字、图形、图像、声音等各种媒体,它们被有机地组织在一起。学生可以通过协作工具直接向教师提出疑问,教师可以现场答疑。学生之间也可以通过视频会议系统进行现场讨论。
由于Internet的飞速发展,远程教学模式也开始趋向于Web化。在这种方式下,学生或教师只要
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