【正文】 7P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D108 03 1C L K3D2SD4CD1Q5Q61 / 2 7 4 L S 7 4 A+ 24 為了提高了信號遠(yuǎn)距離傳送過程中的抗干擾能力， 減少了信號的衰減，另一方面也為了與檢測儀表連接提供方便，采用電流傳送信號。 有源 I/V變換主要是利用有源器件運算放大器和電阻組成 [18]。測量線路常用振動電容器調(diào)制的高輸入阻抗靜電放大器。適合紙張定量設(shè)計的要求。 一、 DAC0832 的結(jié)構(gòu) [21] DAC0832 的結(jié)構(gòu) 引腳如圖所示 316所示。 WR1 ：第一級輸入寄存器寫選通控制，低電平有效。當(dāng) XFER =0， WR2 =0 時，輸入寄存器狀態(tài)傳入 8位 DAC 寄存器中。 Vcc：電源輸入端，可在 +5 +15V 范圍內(nèi)。它適用于系統(tǒng)只有一路 D/A 轉(zhuǎn)換或雖然是多路轉(zhuǎn)換但不要求同步輸出時采用。即， DAC0832 的口地址為 7FFFH。典型應(yīng)用在與蝶閥、球閥、旋塞閥及其它旋轉(zhuǎn)類閥門的配套。采用軟件查詢方法來設(shè)計，低電平有效，各按鍵開關(guān)均采用上拉電阻，確保在按鍵斷開時各 I/O 口用確定的高電平。 00000D I 0 D I 7C SX F E RW R 1W R 20 8 3 2V c cI L EV R E FR f bI o 1I o 2A G N DD G N D+V c c8 0 3 1P 0 P 7P 2 7W RV s s。 具體按鍵功能如圖 319 所示 。 27 圖 317 0832和 8031連接示意圖 圖 318 RC5電動執(zhí)行器 3． 3 外圍設(shè)備電路的設(shè)計 外圍電路的設(shè)計包括鍵盤電路的設(shè)計 和 顯示器電路的設(shè)計 。其圖如圖 3－ 18 所示 。 其中， CS 和 XFER 都與 8031 的高地址線 P27 相連。 AGND：模擬信號地，最好與基準(zhǔn)電壓共地。 Ｉ out2 ： D/A 轉(zhuǎn)換器電流輸出 2端，Ｉ out2 +Ｉ out1 =常數(shù)。 XFER ：數(shù)據(jù)傳送控制，低電平有效。 CS ：片選端，當(dāng) CS 為低電平時，本芯片被選中。 如圖 315 所示， 由 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC080 I/V 變換電路和β射線傳感器夠成了本系 統(tǒng)的輸入通道。 檢測電路的設(shè)計如下圖 314 所示。如果電流的正 確范圍是 010mA，就能正確得到 05V電壓，滿足設(shè)計要求，其結(jié)構(gòu)圖如 313 所示。 I/V 變換分為無源 I/V 變換， 有源 I/V 變換和專用I/V轉(zhuǎn)換電路。使 ALE、START 有效，鎖存通道號并啟動 A/D 轉(zhuǎn)換。 IN1 IN5 IN6 ADDB ALE EOC 22 27 28LSB REF(－ ) OK CLK 1 28 2 27 3 26 4 25 5 24 6 23 7 22 8 21 9 20 10 19 11 18 12 17 13 16 14 15 IN2 IN3 IN4 IN7 IN0 ADDA ADDC START 21MSB 23 24 25 26 VCC REF(+) GND 23 表 311 被選的通道號 INT0 INT1 INT2 INT3 INT4 INT5 INT6 INT7 CBA 000 001 010 011 100 101 110 111 的技術(shù)指標(biāo)有： 單一電源， +5V 供電，模擬輸入范圍為 05V 分辨率為 8位 最大不可調(diào)誤差： ADC0809177。 圖 39 8031最小系統(tǒng) 3． 2 輸入輸出通道的設(shè)計 微型計算機控制系統(tǒng)是用于工業(yè)現(xiàn)場的控 制裝置，其中一個重要環(huán)節(jié)就是聯(lián)系微型計算機和生產(chǎn)過程的輸入輸出通道。 復(fù)位電路如圖 38所示。由表中可以看出，復(fù)位時 SP=07H，而 4 個 I/O 端口 P0P3 的引腳均為高電平，這在某些控制應(yīng)用中，要考慮 P0P3引腳的高電平對接在這些引腳上外部電路的影響。 3． 1． 5 復(fù)位系統(tǒng)的設(shè)計 復(fù)位是單片機的初始化操作，只需給 8031 的復(fù)位引腳 RST 加上大于 2 個機器周期（即 24 個時鐘振蕩周期）的高電平就可使 8031 復(fù)位。晶振的振蕩范圍通常是在 之間。 MCS51 單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，該增益反向放大器的輸入端為芯片引腳 XTAL1，輸出端為引腳 XTAL2 。當(dāng) EA=0 時，只訪問外部程序存儲器，不論片內(nèi)有無程序存儲器，因此在擴展并開始使用外部程序存儲時 ，必須是 EA 接地。 PSEN 用于片外程序存儲器的“讀”數(shù)控制。 如圖 35 所示 8031 訪問外部程序存儲器所使用的控制信號有： ALE 低 8 位地址鎖存控制； PSEN 外部程序存儲器“讀取”控制。使用片外存儲器， EA 必須接地 。 Vcc ： +5V，芯片的工作電壓輸入端。 D7D0：數(shù)據(jù)線引腳。 74LS373 作為 8031 外部的一個擴展輸入口，接口電路如圖 33所示。 LE— 脈沖使能控制端 （ 1）若 LE=1 時，各觸發(fā)器可根據(jù)輸入（ Di） 改變輸出（ Qi）。 使用 74LS373（三態(tài)八 D 鎖存器）作為低 8 位地址（ A7～ A0） 鎖存器，控制信號為 ALE，輸入地址信號來自 I/O 口 P0，其引腳圖如 圖 32所示。 I/O 接口 P0 為雙向數(shù)據(jù)總線（ D7～ D0） 和低 8位地址 (A7～A0)利用分時操作，來區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)總線和地址總線的 [28]。 16 3． 1． 2 地址鎖存器 74LS373 程序存儲器擴展時需要一 個 地址鎖存信號。因此，它可用作對外輸出信號的時鐘，或用于定時目的。若采用外部時鐘振蕩 器時，該引腳接受時鐘振蕩器的信號，即把此信號直接接到內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。該引腳內(nèi)部是一個反向放大器的輸入端。 （ 2） VSS（ 20 引腳）：接地。連接外部存儲器時作為高 8位地址線，在編程和校驗時接收高地址和信號。 3． 1． 1 8031 單片機的引腳結(jié)構(gòu) 8031 單片機為 40引腳芯片如圖 31所示，按其功能可分為三部分 [27]： 圖 31 8031 的引腳結(jié)構(gòu) 一、 I/O 口引腳 P0 口： 8位雙向 I/O 端口，連接外部存儲器時作為低 8位地址和 8位數(shù)據(jù)線。 圖 23 系統(tǒng)總方框圖 顯 示 器 鍵 盤 8 0 3 1 最 小 系 統(tǒng) D/A轉(zhuǎn)換器 電動執(zhí)行器 A/D 轉(zhuǎn)換器 電源 I/V轉(zhuǎn)換 報警系統(tǒng) 傳感器 14 第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 硬件系統(tǒng)是控制單元與機械系統(tǒng)、各種檢測元件相連接的接口電路。 2． 3． 3 報警系統(tǒng) 在單片機測控系統(tǒng)發(fā)生故障或處于某種緊急狀態(tài)時，單片機系統(tǒng)應(yīng)能發(fā)出提醒人們警覺的報警信號或提示信號，常見的報警信號可分為閃光報警、鳴音報警和音樂報警。而 LCD 則以其功耗極低的特點，占據(jù)了從電子表到計算器，從袖珍儀表到便攜式微型計算機系統(tǒng)等應(yīng)用場合，為人矚 目。 常用的顯示器 件有： ① 顯示和記錄儀表，② CRT 顯示終端，③ LED 或 LCD 顯示器，④大屏幕顯示器。行列式鍵盤有 3 3 的行、列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成 1個具有 9個按鍵的鍵盤。 12 獨立式鍵盤就是各鍵相互獨立，每個按鍵各接一根輸入線，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可以很容易的判斷哪個按鍵被按下。這些輸入 /輸出設(shè)備主要有鍵盤、顯示器和打印機等。對于 內(nèi)部帶有鎖存器的 D/A轉(zhuǎn)換器 ， 可與 單片機 直接相接。另一種是電流輸出形式，即輸出電流 。 二、 D/A 轉(zhuǎn)換器的確定 11 D/A 轉(zhuǎn)換器的 種類很多，按輸入數(shù)字量位數(shù)來分， D/A 轉(zhuǎn)換器有 8 位、 10 位、12 位和 16 位等。其中，氣動執(zhí)行器具有結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠、價格便宜、維護方便、防火防爆等優(yōu)點，在自動控制中獲得最普遍的應(yīng)用。執(zhí)行器在系統(tǒng)中的作用是根據(jù)調(diào)節(jié)器的命令，直接控制能量或物料等被調(diào)介質(zhì)的輸送量，達(dá)到調(diào)節(jié)溫度、壓力、流量等工藝參數(shù)的目的。本系統(tǒng)采用 8位 A/D 轉(zhuǎn)換器。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，又生產(chǎn)出多功能 A/D 轉(zhuǎn)換芯片， AD363 就是它的一種典型芯片。能夠完成這一任務(wù)的器件叫做 A/D 轉(zhuǎn)換器。這種電路工作時，是由計算機通過多路模擬開關(guān)，分時地把一個 A/D 轉(zhuǎn)換器的輸出送至各個采樣保持 10 器，對模擬電壓進行保持。 （ 1） 每個通道設(shè)置一個獨立的A/D 轉(zhuǎn)換器。本 系統(tǒng) 采 用 β射線測厚儀測量紙張定量 。其中，敏感元件是指傳感器中直接感受被測量的部分，轉(zhuǎn)換元件是指傳感器能將敏感元件的輸出轉(zhuǎn)換為適于傳輸和測量的電信號部分。 2． 2 輸入輸出通道方案的確定 被控過程的各種信息由傳感器檢測后，通過過程控制通道送到微型計算機中，經(jīng)過計算處理后發(fā)出相應(yīng)的控制信號，這些控制信號又通過過程通道輸出到執(zhí)行機構(gòu) ，從而控制生產(chǎn)過程按要求的目標(biāo)有條不紊的運行。 MCS 是 Intel 公司生產(chǎn)的單片機系列，它包括 Intel 公司的MCS4 MCS5 MCS96 系列單片機。 （ 4）單片機控制系統(tǒng)的可重復(fù)性強：單片機 由數(shù)字集成電路組成，受溫度、振動等環(huán)境條件的變化影響不大，因此通常不須要進行現(xiàn)場調(diào)整，同類產(chǎn)品互換性強。 （ 2）單片機控制系統(tǒng)精度高，量程大：模擬調(diào)節(jié)器的精度通常為 %左右，而數(shù)字計算機的精度可通過擴展字節(jié)不斷提高。它是工業(yè)控制和智能化系統(tǒng)中應(yīng)用最多的一種模式。如今的 PLC 幾乎無一例外地采用微處理器作為主控制器，又采用大規(guī)模集成電路作為存儲器及 I/O 接口，因而使其可靠性、功能、價格、體積都達(dá)到了比較成熟和完美的境地，并以其卓越的技術(shù)指標(biāo)和優(yōu)異的抗干擾能力得到了廣泛的應(yīng)用，受到工業(yè)界的矚目。 它具有：（ 1）小板結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計；（ 2）標(biāo)準(zhǔn)化及兼容性；（ 3）面向 I/O 口設(shè)計；（ 4）高可靠性等特點。 2． 1． 2 微控制器方案的確定 微型計算機的發(fā)展，促進了工業(yè)控制的進步。在常規(guī)模擬調(diào)節(jié)器控制系統(tǒng)中，控制器一經(jīng)選定，其控制方法也就確定了，要改變控制方法就必須改變硬件，這就往往難度較大。 在操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)中，計算機的輸出不直接作用于生產(chǎn)對象，屬于開環(huán)控制結(jié)構(gòu)。閉環(huán)控制能對輸入量和輸出量進行比較 ，并且將他們的偏差作為控制手段，以保持兩者之間的預(yù)定關(guān)系。從絕干定量的定義可知，它與紙的含水量無關(guān)，也不受烘缸中蒸汽壓力的影響，因此實現(xiàn)了解耦，它只是由濃漿流量來決定。因此，控制的首要任務(wù)是使定量和水份保持在設(shè)定值上。目前該公司開發(fā)成功了 SYQCS3000 增強型定量水分控制系統(tǒng)、 SYGCS－ 3000 熱泵供汽控制系統(tǒng)、SYNCS3000 紙漿濃度控制系統(tǒng)、 SYHCS3000 上網(wǎng)流送過程控制系統(tǒng)、 SYDCS3000 制漿造紙過程集散控制系統(tǒng)、 SYWIS3000 在線紙病檢測系統(tǒng)、 SYNET3000 制漿造紙企業(yè)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)等面向制漿造紙行業(yè)自動化系列產(chǎn)品。雖然當(dāng)時國內(nèi)已有廠家引進了幾套國外成套的紙機定量、水分計算機控制系統(tǒng)，但 國外廠商的技術(shù)保密使得國內(nèi)的研究工作幾乎是白手起家。使用進口設(shè)備的弊端是國外公司的技術(shù)保密，引進后只能使用，而對其內(nèi)部硬、軟件原理都不能了解。 1978 年，我國開始引進了幾套定量水分計算機控制系統(tǒng)，用于大型紙機的控制， 取得了經(jīng)驗。 縱觀國內(nèi)外自控技術(shù)的發(fā)展情況，我國自動控制技術(shù)的研究和應(yīng)用水平還很欠缺，造紙過程控制更是如此。它們的成套技術(shù)和實施技術(shù)也是最高水平的，模型和控制算法比較簡單。國外對回收過程的動態(tài)建模和控制方面的研究始于五六十年代，但至今建立的各種模型大多是過阻尼類的線性模型，很難解釋多效蒸發(fā)系統(tǒng)的欠阻尼振蕩現(xiàn)象，而控制策略大多是 PID 反饋加前饋的傳統(tǒng) 控制方法，現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用還不成熟。國外對制漿過程計算機控制的研究始于上世紀(jì)六十年代末，在此期間，研究者建立了各種能適用于計算機控制的數(shù)學(xué)模型。建國以來，特別是改革開放以來，我國造紙工業(yè)得到了