【正文】 電信號，亦稱目標值或給定值；而該物理量通過傳感器測量到的實際值對應的電信號稱為反河北工程大學畢業(yè)設計論文 22 饋信號，亦稱反饋量或當前值。 圖中有一個 PID 開關?？赏ㄟ^變頻器的功能參數(shù)設置使 PID 功能有效或無效。 PID 功能有效時，由 PID 電路決定運行頻率； PID 功能無效時，由頻率設定信號決定運行頻率。 PID 開關、動作選擇開關和反饋信號切換開關均由功能參數(shù)的設置決定其工作狀態(tài)。 4 ．目標值給定 如何將目標值 ( 目標信號 ) 的命令信息傳送給變頻器，各種變頻器選擇了不同的方法，而歸結起來大體上有如下兩種方案：一是自動轉換法，即變頻器預置 PID 功能有效時，其開環(huán)運行時的頻率給定功能自動轉為目標值給定．如表中的安川 CIMRG 7A 與富士 P11S 變頻器。二是通道選擇法，如表中的康沃 CVFG2 、森蘭 SB12 和普傳 P17000 系列變頻器。 以上介紹了目標信號的輸入通道，接著要確定目標值的大小。由于目標信號和反饋信號通常不是同一種物理量。難以進行直接比較，所以，大多數(shù)變頻器的目標信號都用傳感器量程的百分數(shù)來表示。例如，某儲氣罐的空氣壓力要求穩(wěn)定在 1 ． 2MPa ，壓力傳感器的量程為 2MPa ，則與 1 ． 2MPa 對應的百分數(shù)為 60 ％，目標值就是 60 ％。而有的變頻器的參數(shù)列表中，有與傳 感器量程上下限值對應的參數(shù)，例如富士 P11S 變頻器，將參數(shù) E40( 顯示系數(shù) A) 設為 2 ，即壓力傳感器的量程上限 2MPa ：參數(shù) E41( 顯示系數(shù) B) 設為 0 ，即量程下限為 0 ，則目標值為 1 ． 2 。即壓力穩(wěn)定值為 1 ． 2 MPa 。目標值即是預期穩(wěn)定值的絕對值。 5 ．反饋信號的連接 各種變頻器都有若干個頻率給定輸入端，在這些輸入端子中，如果已經(jīng)確定一個為目標信號的輸入通道，則其他輸入端子均可作為反饋信號的輸入端?？赏ㄟ^相應的功能參數(shù)碼選擇其中的一個使用。比較典型的幾種 變頻器反饋信號通道。 6 ． P 、 I 、 D 參數(shù)的預置與調整 (1) 比例增益 P 變頻器的 PID 功能是利用目標信號和反饋信號的差值來調節(jié)輸出頻率的，一方面，我們希望目標信號和反饋信號無限接近，即差值很小，從而滿足調節(jié)的精度：另一方面，我們又希望調節(jié)信號具有一定的幅度，以保證調節(jié)的靈敏度。解決這一矛盾的方法就是事先將差值信號進行放大。比例增益 P 就是用來設置差值信號的放大系數(shù)的。任何一種變頻器的參數(shù) P 都給出一個可設置的數(shù)值范圍，一般在初次調試時， P 可按中間偏大值預置．或者暫時默認出廠值， 待設備運轉時再按實際情況細調。 (2) 積分時間 河北工程大學畢業(yè)設計論文 23 如上所述．比例增益 P 越大，調節(jié)靈敏度越高，但由于傳動系統(tǒng)和控制電路都有慣性，調節(jié)結果達到最佳值時不能立即停止，導致 “超調 ”，然后反過來調整，再次超調，形成振蕩。為此引入積分環(huán)節(jié) I ，其效果是，使經(jīng)過比例增益 P 放大后的差值信號在積分時間內逐漸增大 ( 或減小 ) ，從而減緩其變化速度，防止振蕩。但積分時間 I 太長，又會當反饋信號急劇變化時，被控物理量難以迅速恢復。因此， I 的取值與拖動系統(tǒng)的時間常數(shù)有關：拖動系統(tǒng)的時間常數(shù)較小時，積分時間應短 些；拖動系統(tǒng)的時間常數(shù)較大時，積分時間應長些。 (3) 微分時間 D 微分時間 D 是根據(jù)差值信號變化的速率，提前給出一個相應的調節(jié)動作，從而縮短了調節(jié)時間，克服因積分時間過長而使恢復滯后的缺陷。 D 的取值也與拖動系統(tǒng)的時間常數(shù)有關：拖動系統(tǒng)的時間常數(shù)較小時，微分時間應短些；反之，拖動系統(tǒng)的時間常數(shù)較大時， 微分時間應長些。 (4)P 、 I 、 D 參數(shù)的調整原則 (5)P 、 I 、 D 參數(shù)的預置是相輔相成的，運行現(xiàn)場應根據(jù)實際情況進行如下細調：被控物理量在目標值附近振蕩，首先加大積分時間 I ，如仍有 振蕩，可適當減小比例增益 P 。被控物理量在發(fā)生變化后難以恢復，首先加大比例增益 P ，如果恢復仍較緩慢，可適當減小積分時間 I ，還可加大微分時間 D。 (6)在該系統(tǒng)中，通過將輸出信號反饋給輸入端，經(jīng)過 PID 控制器比較判斷，決定輸出值是否超過設定值，如果如果輸出值超過設定值，則 PID 控制器通過控制閥門開閉的大小來控制輸出量，使其降低到設定值；如果輸出值低于設定值，則 PID 控制器通過控制閥門開閉的大小來控制輸出量，使其升高到設定值。 河北工程大學畢業(yè)設計論文 24 3 系統(tǒng)的軟件設計 軟件設計編制的程序易于調試、修改，可讀性 好， 軟件的設計是一個將需求轉變?yōu)檐浖愂龅倪^程。系統(tǒng) 軟件設計采用自頂向下、模塊化、結構化的程序設計方法，把總的編程過程逐步細分，分解成一個個功能模塊，每個模塊相互獨立，其正確與否不依賴其它模塊，每個模塊都能完成一個明確的任務、實現(xiàn)某個具體的功能。 主程序 單片機系統(tǒng)上電后，首先要對系統(tǒng)進行初始化， 初始化程序包括內存空間的分配、初始變量的設置、設定堆棧指針等。 正常初始化后開放定時器中斷，外部中斷和串行口中斷，然后啟動定時器定時。每隔一段時間對瓦斯的濃度采集一次，將采集到的模擬量濃度數(shù)據(jù)存到寄存器中，當 系統(tǒng)在取數(shù)據(jù)進行顯示的過程中要產(chǎn)生中斷，調用中斷處理子程序，在中斷處理子程序中進行數(shù)據(jù)轉換及顯示濃度。主程序編好后編制各從屬的程序和子程序，最后完成整個系統(tǒng)的軟件設計。系統(tǒng)軟件設計中要實現(xiàn)的功能有：用戶機的單片機系統(tǒng)要完成定時地對瓦斯?jié)舛鹊倪M行檢測，將瓦斯?jié)舛戎档倪M行 A/D 轉換，動態(tài)地顯示采集到的瓦斯?jié)舛戎?，聲光報警? 河北工程大學畢業(yè)設計論文 25 系 統(tǒng) 上 電系 統(tǒng) 初 始 化第 一 次 運 行 ？報 警 閥 值 設 置 為默 認 參 數(shù) 并 存 儲正 確 ？延 時 ， 預 熱 氣 體 傳 感 器開 中 斷串 口 數(shù) 據(jù) 有 效 標 志 位 置 位 ？發(fā) 送 應 答啟 動 數(shù) 據(jù) 采 集數(shù) 據(jù) 遠 傳開 放 外 部 按 鍵禁 止 外 部 按 鍵參 數(shù) 設 定 ？系 統(tǒng) 復 位 ？進 入 低 功 耗 模 式 等 待 喚 醒打 開 定 時 器 A發(fā) 送 數(shù) 據(jù)開 放 外 部 按 鍵屏 蔽 外 部 按 鍵存 儲 參 數(shù)復 位 串 口 數(shù) 據(jù)有 效 標 志 位啟 動 看 門 狗復 位 定 時 器NNNYYYYYYYY圖 3 . 1 7 主 程 序 流 程 圖 31 主程序流程圖 河北工程大學畢業(yè)設計論文 26 子程序設計 中斷子程序 為了較準確的監(jiān)測瓦斯?jié)舛?，我們需?對瓦斯?jié)舛冗M行數(shù)據(jù)采集，這里是指單片機的數(shù)據(jù)采集。其硬件電路包括 MQ A/DC8090 及單片機，濃度經(jīng)過傳感器變換為模擬電壓再經(jīng)模數(shù)轉換為數(shù)字信號送入單片機中，數(shù)據(jù)轉換完畢之后是通過中斷的方式送入單片機的。通過外部中斷 INT1 來完成，由于檢測瓦斯?jié)舛仍跁r間上較嚴格，更不允許丟失數(shù)據(jù)，所以 INT1 的中斷優(yōu)先級設定為高。其流程圖如下所示： 圖 32 中斷子程序流程圖 顯示子程序的設計 數(shù)碼管與單片機的接口電路控制程序設計流程圖如圖 33 所示 N Y 保護現(xiàn)場 單片機從 A/D 轉換器中采集數(shù)據(jù) 濃度超限 ? 用采集數(shù)據(jù)刷新顯示 啟動報警 中斷返主 河北工程大學畢業(yè)設計論文 27 單片機讀取要顯示的數(shù)據(jù)后，通過相應的計算，計算出要顯示的數(shù)據(jù)最高位，第二位，第三位和第四位，然后通過相應的片選信號，在各個數(shù)碼管上顯示相應的數(shù)據(jù)。 聲光報警子程序 聲光報警電路是由蜂鳴器和發(fā)光二極管組成的，用 和 作為聲光報警電路的使能信號輸出端。為了提高聲光報警電路的驅動能力均加有 74LS04 反向驅動器同時為了保證電路可靠工作加了限流電阻。其中蜂鳴器我們采用 +5 伏直流蜂鳴器，其屬于無源蜂鳴器，內部封裝有音頻振蕩電路只要外加 +5 直流電 源電壓即可起振發(fā)聲。當采集到的瓦斯?jié)舛瘸^預先設定的上限值時，系統(tǒng)發(fā)出聲光報警信號。 讀取要顯示的 數(shù)據(jù) 取要顯示的數(shù) 據(jù)最高位 輸入相應片選信 號顯示數(shù)據(jù) 取 要顯 示的 數(shù) 據(jù)第二位 輸入相應片選 信號顯示數(shù)據(jù) 取要顯示的數(shù) 據(jù)第三位 輸入相應片選信號顯示數(shù)據(jù) 取 要 顯 示 的 數(shù)據(jù)第四位 輸入相應片選信號顯示數(shù)據(jù) 開始 返回 河北工程大學畢業(yè)設計論文 28 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 1 J u n 2 0 0 6 S h e e t o f F i l e : H : \ 論文 \ 電路原理圖 . D D B D r a w n B y :347 4 L S 0 4B1127 4 L S 0 49013+5+5R5 510R6 510D2LEDp 1 . 0p 1 . 1 圖 34 聲光報警電路 當聲光報警開啟后，當達到提醒人們離開的目的后，我們需要解除聲光報警，解除報警有兩種途徑，一種是手動解除，一種是系統(tǒng)自動解除，若沒有手動解除報警，則系統(tǒng)可通過調用 20s 的延時時間來自動解除報警。 圖 35 報警電路控制程序流程圖 開 始 讀取氣體濃度 是否大于報警值 啟動報警器 返回監(jiān)控狀態(tài) 河北工程大學畢業(yè)設計論文 29 圖 36 A/D 轉換控制程序設計流程圖 總程序 主程序： ORG 0000H AJMP MAIN ORG 00013H AJMP INT1 ORG 0030H MAIN： MOV SP, 60H； 設定堆棧指針 CLR 啟動 A/D 轉換器 判斷一次 A/D轉換器是否結束？ 產(chǎn)生中斷，讀取數(shù)據(jù) 結 束 開 始 河北工程大學畢業(yè)設計論文 30 MOV 40H,07H； 40H 存放個位顯示八段碼 MOV 41H,07H； 41H 存放十位顯示八段碼 初始化時顯全 8 MOV 42H,07H； 42H 存放百位顯示八段碼 MOV 43H,07H； 43H 存放千位顯示八段碼 MOV 44H, 00H； 44H～ 47H 分別存放個十百千位的設定真實值 MOV 45H, 00H； MOV 46H, 00H； MOV 47H, 00H； CLR ；初始化時默認處于確定狀態(tài) SETB EA；開中斷 SETB EX1；允許外中斷 1 開中斷 SETB PX0；外中斷 1 定為高優(yōu)先級 SETB IT1；邊沿觸發(fā) S1： MOV A, JZ A,KEY1 RET KEY1： LCALL DELAY JB , S2 ACALL K1 S2:： MOV A, JZ A,KEY2 RET KEY2： LCALL DELAY JB , S3 ACALL K2 S3： MOV A, JZ A,KEY3 RET KEY3： LCALL DELAY JB , S4 河北工程大學畢業(yè)設計論文 31 ACALL K3 S4： MOV A, JZ A,KEY4 RET KEY4： LCALL DELAY JB , S5 ACALL K4 S5： MOV A, JZ A, KEY5 RET KEY3： LCALL DELAY JB , XSH ACALL K5 XSH： MOV A,40H MOV SBUF,A X1： JNB TI, X1 CLR ACALL DELAY SETB MOV A,41H MOV SBUF,A X2： JNB TI, X2 CLR ACALL DELAY SETB MOV A,42H MOV SBUF,A X3： JNB TI, X3 CLR ACALL DELAY SETB MOV A,43H 河北工程大學畢業(yè)設計論文 32 MOV SBUF,A X4： JNB TI, X4 CLR ACALL DELAY SETB AJMP S1 數(shù)據(jù)采集子程序 INT1： PUSH DPH；保護現(xiàn)場 PUSH DPL PUSH B MOV B,R0 MOV R0,50H；緩存區(qū)首地址 MOV DPTR,8000H； =0,=1 MOVX A,@DPTR MOV @R0,A INC R0 MOV DPTR,4000H。=1,=0 MOVX A,DPTR MOV @R0,A MOV R0,B POP B POP DPL POP DPH POP ACC RETI 延時子程序： MOV R2, 64H LOOP1:MOV R3, 0C8H LOOP2:MOV R4, 0F8H。 NOP 河北工程大學畢業(yè)設計論文 33 LOOP3:DJNZ R4, LOOP3 DJNZ R3, LOOP2 DJNZ R2, LOOP1 RET 動態(tài)顯示子程序： DISP:LCALL HTB。將顯 示數(shù)據(jù)轉換為 BCD 碼