【正文】 系統(tǒng)控制回路的設(shè)計(jì) ............................................................................................ 19 速度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì) .................................................................................. 20 速度控制電路的設(shè)計(jì) .................................................................................. 21 人機(jī)交互功能的設(shè)計(jì) .............................................................................................. 22 鍵盤(pán)輸入電路的設(shè)計(jì) .................................................................................. 22 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) .......................................................................................... 23 顯示電路的的設(shè)計(jì) ...................................................................................... 23 4 軟件部分的設(shè)計(jì) ........................................................................................................... 24 主程序流程 框圖 .................................................................................................... 24 速度檢測(cè)子程序 流程框圖 .................................................................................... 26 速度控制及 D/A 轉(zhuǎn)換子程序 流程框圖 ............................................................... 27 5 畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)果分析與心得 ........................................................................................... 28 系統(tǒng)功能與性能指標(biāo)測(cè)試結(jié)果 ............................................................................ 28 系統(tǒng)的不足之處與解決方案 ................................................................................ 28 畢業(yè)設(shè)計(jì)心得 ........................................................................................................ 28 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 29 致謝 ..................................................................................................................................... 30 附錄 ..................................................................................................................................... 31 第 I 頁(yè) （共 XII 頁(yè)） 長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )任務(wù)書(shū) 學(xué)院（系） 電子信息學(xué)院 專(zhuān)業(yè) 電氣 班級(jí) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 /職稱(chēng) (論文 )題目： 纏繞機(jī)主軸控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) （論文）起止時(shí)間 ： 20xx 年 2 月 21 日～ 20xx 年 6月 10 日 3．畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )所需資料及原始數(shù)據(jù)（指導(dǎo)教師選定部分） 纏繞機(jī)是指連續(xù)纖維或帶經(jīng)過(guò)樹(shù)脂浸膠后，按照一定規(guī)律纏繞到芯模上，然后在加熱或常溫下固化，制成一定形狀的制品。 第 II 頁(yè) （共 XII 頁(yè)） 5．有關(guān)電路工作原理進(jìn)行說(shuō)明。 7． 論文字?jǐn)?shù)不少于 萬(wàn)字。 3 閱讀的主要參考文獻(xiàn)及資料名稱(chēng) [1]陳伯時(shí)，電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) . 機(jī)械工業(yè)出版社 ， 第二版 [2]徐愛(ài)均 .， 8051單片機(jī)實(shí)踐教程 . 北京：電子工業(yè)出版社， [3]浣喜 明，姚為正 . 電力電子技術(shù) . 北京：高等教育出版社， [4]康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分 . 高等教育出版社， [5]孫傳友 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主要研究?jī)?nèi)容、需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路 主要研究?jī)?nèi)容 纖維纏繞機(jī)的主軸控制系統(tǒng)，要求主軸的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，即要求主軸系統(tǒng)無(wú)靜態(tài)誤差，動(dòng)態(tài)恢復(fù)過(guò)程短，另外還涉及到瞬時(shí)最大電流 (即電流環(huán)堵轉(zhuǎn)電流，代表了伺 服電機(jī)所允許承受的最大沖擊 )，故在主軸的控制中采用速度閉環(huán)控制系統(tǒng)。 調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速 —— 單片機(jī)輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電 路調(diào)節(jié)主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到控制主軸轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的目的。本課題所研究的纖維纏繞機(jī)就是生產(chǎn)纖維纏繞制品的主要設(shè)備 , 纏繞機(jī)在纏繞纖維的過(guò)程中，需要控制好固定在主軸上芯模的轉(zhuǎn)速，這樣隨著芯模厚度的不斷增加，以及繞層的均勻性要求，對(duì)主軸的轉(zhuǎn)速要求很高。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料， 20xx 年我國(guó)的玻璃鋼產(chǎn)量己超過(guò) 40 萬(wàn)噸， 20xx 年玻璃鋼總產(chǎn)量比 20xx 年增長(zhǎng) 17％達(dá) 94萬(wàn)噸， 20xx年達(dá) 160 萬(wàn)噸，到 “十五”末期 20xx 年達(dá)到 185 萬(wàn)噸。 其中纏繞機(jī)主軸控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè)（共 39 頁(yè) ） 纖維纏繞機(jī)是玻璃鋼管、罐等纖維纏繞制品生產(chǎn)中的主要設(shè)備。 纖維纏繞機(jī) 有多種類(lèi)型，以制品規(guī)格分，可分為大、中、小、微型纏繞機(jī)； 以結(jié)構(gòu)形式分，可分為臥式、立式、環(huán)繞式等；以制品長(zhǎng)度分，可分為連續(xù)式和定長(zhǎng)式；以運(yùn)動(dòng)自由度分，可分為 二、三、四、五、六軸等； 以控制水平來(lái)分，可分為機(jī) 械式、液壓伺服式、微機(jī) 控制式。纏繞機(jī)采用計(jì)算機(jī)控制后，用軟件代替了齒輪、鏈條的調(diào)整和凸輪的加工。隨著微控技術(shù)的發(fā)展 , 它在位置控制、過(guò)程控制、數(shù)據(jù)處理等方面的應(yīng)用也越來(lái)越多。 任務(wù)目標(biāo) 1．設(shè)計(jì)速度檢測(cè)電路，要求實(shí)時(shí)反饋主軸的轉(zhuǎn)速 2．設(shè)計(jì)速度控制電路，要求速度穩(wěn)定控制在 30300r/min 3．供熱水系統(tǒng)異常報(bào)警電路設(shè)計(jì)，如轉(zhuǎn)速超高或超低等報(bào)警 4．設(shè)計(jì)電機(jī)工作速度可調(diào)的實(shí)現(xiàn)電路 系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì) 與論證 總體設(shè)計(jì)方案是通過(guò)對(duì)電機(jī)工作原理及各種類(lèi)型功能的了解，設(shè)計(jì)控制電路，完成一套完整的主軸轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)。 霍爾傳感器是利用霍爾效應(yīng)原理來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速的一種磁敏傳感器。通過(guò)組成系統(tǒng)各元件的功能分析，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求 。 輸出一路接報(bào)警電路，當(dāng)速度超出設(shè)定范圍時(shí)會(huì)有報(bào)警提示； 另 一路接顯示電路，將速度傳感器檢測(cè)的主軸速 度實(shí)時(shí)顯示出來(lái)。如果在圓周上粘上多粒磁鋼，可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)一周，獲得多個(gè)脈沖輸出。 這里我們選用了霍爾式傳感器，由于霍爾效應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器輸出的信號(hào)是矩形脈沖信號(hào)，很適合于數(shù)字控制系統(tǒng)，抗干擾能力強(qiáng)。輸出高電位，此狀態(tài)稱(chēng)為“關(guān)”。 管腳說(shuō)明 VCC：供電電壓。 在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。當(dāng) P3 口寫(xiě)入 “ 1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE 脈沖。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2 應(yīng)不接。 D/A 轉(zhuǎn)換器的選用及參數(shù)特性 DAC0832 是典型的帶內(nèi)部雙緩沖數(shù)據(jù)緩沖器的 8 位數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，其邏輯結(jié)構(gòu)如圖所示，圖中 /LE 是寄存命令，當(dāng) /LE=1 時(shí)寄存器輸出隨輸入變化，當(dāng) /LE=0 時(shí)數(shù)據(jù)鎖存在寄存器中，而不再隨數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù) 的 變化而變化。 通過(guò)軟件程序的編寫(xiě) 可以顯示變化的數(shù)字、文字、圖形圖像 等，但程序的設(shè)計(jì)及編寫(xiě)較麻煩。它的特點(diǎn)是顯示字跡清楚，使用簡(jiǎn)單，價(jià)格相對(duì)便宜。為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率，該設(shè)備首先要把三相或單相交流電變換為直流電（ DC）。從效率角度出發(fā)，在選用變頻器功率時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)： ① 變頻器功率值與電動(dòng)機(jī)功率值相當(dāng)時(shí)最合適，以利變頻器在高的效率值下運(yùn)轉(zhuǎn)。設(shè)定最高頻率時(shí)，要當(dāng)心不要超過(guò)電機(jī)所能承受的最高頻率。上、下限頻率與最高頻率之間的關(guān)系如圖 8 所示。 ③ 圖中曲線 (3)為自定義形壓頻曲線，特殊場(chǎng)合使用，用戶(hù)可任意設(shè)定輸出電壓跟輸出頻率之比。一般設(shè)為 2kHz較合理。 （ 8） 參數(shù)修改鎖定功能 ： MM430 變頻器有參數(shù)設(shè)置鎖定保護(hù)功能，以防止無(wú)關(guān)人員隨意改變變頻器的一些重要參數(shù)。則面板儀表上顯示 115A的電壓值 =115/120 10V=，由此得出微調(diào)百分?jǐn)?shù)為 %,故而參數(shù) I/O35 應(yīng)設(shè)為 %。即將輸出電壓的大小控制在 024V，避免輸出電壓超出輸入的量程， 024V 的控制電源對(duì)應(yīng)變頻器的最大 輸出頻率，即對(duì)應(yīng)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速值。 即當(dāng)主軸電機(jī)所需 轉(zhuǎn)速 增加 時(shí)，控制 器使 變頻器輸出頻率增加，電機(jī) 轉(zhuǎn)速增大；反之，當(dāng) 主軸電機(jī)所需轉(zhuǎn)速減小時(shí)，控制 器使變頻器輸出頻率減少，電機(jī) 轉(zhuǎn)速減小。 ② 輸入輸出組參數(shù) I/O3 35 為模擬儀表顯示方式選擇 ,參數(shù) I/O34 設(shè)為電流顯示方式 ,輸出端子 LM與 CM之間 ,輸出 0～ 10V對(duì)應(yīng) 0～ 60Hz變頻器的額定輸出電流。 ④ 欠壓 +所有故障 。一般設(shè)置過(guò)流 110%，持續(xù)時(shí)間 60s。 ② 圖中曲線 (2)為拋物線形壓頻曲線，比較適合拖動(dòng)輸出電壓跟輸出頻率之比為拋物線形的變轉(zhuǎn)矩負(fù)載。 最高頻率、轉(zhuǎn)折頻率、起始頻率三者之間的關(guān)系如圖 7 所示。常見(jiàn)有下列幾種結(jié)構(gòu)類(lèi)型可供用戶(hù)選 用： ① 敞開(kāi)型 IP00 棗本身無(wú)機(jī)箱，適用裝在電控箱內(nèi)或電氣室內(nèi)的屏、盤(pán)、架上，尤其是多臺(tái)變頻器集中使用時(shí)，選用這種型式較好，但環(huán)境條件要求較高； ② 封閉型 IP20 棗適用一般用途，可有少量粉塵或少許溫度、濕度的場(chǎng)合； ③ 密封型 IP45 棗適用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)條件較差些的環(huán)境； ④ 密閉型 IP65 棗適用環(huán)境條件差，有水、塵及一定腐蝕性氣體的場(chǎng)合。雖然 b 增一倍， h 變化僅 2%，但對(duì)中大功率例幾百千瓦至幾千千瓦電動(dòng)而言亦是可觀的。因此，在本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)我們選擇 1602液晶顯示器件。工業(yè)上常用的為 1602LCD和 12864LCD， 1602LCD是指顯示的內(nèi)容為 16X2,即可以顯示兩行，每行 16個(gè)字符 ，