【正文】 C “ ON ”時(shí)無(wú)效， “ OFF ”時(shí)有效。應(yīng)注意的是．大部分變頻器兼有上述兩種預(yù)置方式，但有少數(shù)品牌的變頻器只有其中的一種方式。 在一些控制要求不十分嚴(yán)格的系統(tǒng)中，有時(shí)僅使用 PI 控制功能、不啟動(dòng) D 功能就能滿足需要，這樣的系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程比較簡(jiǎn)單。 3 ．目標(biāo)信號(hào)與反饋信號(hào) 欲使變頻系統(tǒng)中的某一個(gè)物理量穩(wěn)定在預(yù)期的目標(biāo)值上，變頻器的 PID 功能電路將反饋信號(hào)與目標(biāo)信號(hào)不斷地進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果來(lái)實(shí)時(shí)地調(diào)整輸出頻率和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。所以，變頻器的 PID 控制至少需要兩種控制信號(hào)：目標(biāo)信號(hào)和反饋信號(hào)。這里所說(shuō)的目標(biāo)信號(hào)是某物理量預(yù)期穩(wěn)定值所對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，亦稱目標(biāo)值或給定值；而該物理量通過(guò)傳感器測(cè)量到的實(shí)際值對(duì)應(yīng)的電信號(hào)稱為反饋信號(hào)，亦稱反饋量或當(dāng)前值。 圖中有一個(gè) PID 開(kāi) 關(guān)?？赏ㄟ^(guò)變頻器的功能參數(shù)設(shè)置使 PID 功能有效或無(wú)效。 PID 功能有效時(shí)，由 PID 電路決定運(yùn)行頻率； PID 功能無(wú)效時(shí)，由頻率設(shè)定信號(hào)決定運(yùn)行頻率。 PID 開(kāi)關(guān)、動(dòng)作選擇開(kāi)關(guān)和反饋信號(hào)切換開(kāi)關(guān)均由功能參數(shù)的設(shè)置決定其工作狀態(tài)。 4 ．目標(biāo)值給定 如何將目標(biāo)值 ( 目標(biāo)信號(hào) ) 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(jié)起來(lái)大體上有如下兩種方案：一是自動(dòng)轉(zhuǎn)換法，即變頻器預(yù)置 PID 功能有效時(shí)，其開(kāi)環(huán)運(yùn)行時(shí)的頻率給定功能自動(dòng)轉(zhuǎn)為目標(biāo)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。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 23 以上介紹了目標(biāo)信號(hào)的輸入通道，接著要確定目標(biāo)值的大小。由于目標(biāo)信號(hào)和反饋信號(hào)通常不是同一種物理量。難以進(jìn)行直接比較，所以，大多數(shù)變頻器的目標(biāo)信號(hào)都用傳感器量程的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。例如，某儲(chǔ)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(duì)應(yīng)的百分?jǐn)?shù)為 60 ％，目標(biāo)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(duì)應(yīng)的 參數(shù)，例如富士 P11S 變頻器，將參數(shù) E40( 顯示系數(shù) A) 設(shè)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(shè)為 0 ，即量程下限為 0 ，則目標(biāo)值為 1 ． 2 。即壓力穩(wěn)定值為 1 ． 2 MPa 。目標(biāo)值即是預(yù)期穩(wěn)定值的絕對(duì)值。 5 ．反饋信號(hào)的連接 各種變頻器都有若干個(gè)頻率給定輸入端，在這些輸入端子中，如果已經(jīng)確定一個(gè)為目標(biāo)信號(hào)的輸入通道，則其他輸入端子均可作為反饋信號(hào)的輸入端?？赏ㄟ^(guò)相應(yīng)的功能參數(shù)碼選擇其中的一個(gè)使用。比較典型的幾種變頻器反饋信號(hào)通道。 6 ． P 、 I 、 D 參數(shù)的預(yù)置與調(diào)整 (1) 比例增益 P 變頻器的 PID 功能是利用目標(biāo)信號(hào)和反饋信號(hào)的差值來(lái)調(diào)節(jié)輸出頻率的，一方面，我們希望目標(biāo)信號(hào)和反饋信號(hào)無(wú)限接近，即差值很小，從而滿足調(diào)節(jié)的精度：另一方面，我們又希望調(diào)節(jié)信號(hào)具有一定的幅度，以保證調(diào)節(jié)的靈敏度。解決這一矛盾的方法就是事先將差值信號(hào)進(jìn)行放大。比例增益 P 就是用來(lái)設(shè)置差值信號(hào)的放大系數(shù)的。任何一種變頻器的參數(shù) P 都給出一個(gè)可設(shè)置的數(shù)值范圍，一般在初次調(diào)試時(shí)， P 可按中間偏大值預(yù)置．或者暫時(shí)默認(rèn)出廠值，待設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)再按實(shí)際情 況細(xì)調(diào)。 (2) 積分時(shí)間 如上所述．比例增益 P 越大，調(diào)節(jié)靈敏度越高，但由于傳動(dòng)系統(tǒng)和控制電路都有慣性，調(diào)節(jié)結(jié)果達(dá)到最佳值時(shí)不能立即停止，導(dǎo)致 “超調(diào) ”，然后反過(guò)來(lái)調(diào)整，再次超調(diào)，形成振蕩。為此引入積分環(huán)節(jié) I ，其效果是，使經(jīng)過(guò)比例增益 P 放大后的差值信號(hào)在積分時(shí)間內(nèi)逐漸增大 ( 或減小 ) ，從而減緩其變化速度，防止振蕩。但積分時(shí)間 I 太長(zhǎng)，又會(huì)當(dāng)反饋信號(hào)急劇變化時(shí)，被控物理量難以迅速恢復(fù)。因此， I 的取值與拖動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)有關(guān)：拖動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)較小時(shí)，積分時(shí)間應(yīng)短些；拖動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù) 較大時(shí)，積分時(shí)間應(yīng)長(zhǎng)些。 (3) 微分時(shí)間 D 微分時(shí)間 D 是根據(jù)差值信號(hào)變化的速率，提前給出一個(gè)相應(yīng)的調(diào)節(jié)動(dòng)作，從而縮短了調(diào)節(jié)時(shí)間，克服因積分時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而使恢復(fù)滯后的缺陷。 D 的取值也與拖動(dòng)河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 24 系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)有關(guān)：拖動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)較小時(shí)，微分時(shí)間應(yīng)短些；反之，拖動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)較大時(shí)， 微分時(shí)間應(yīng)長(zhǎng)些。 (4)P 、 I 、 D 參數(shù)的調(diào)整原則 (5)P 、 I 、 D 參數(shù)的預(yù)置是相輔相成的，運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行如下細(xì)調(diào)：被控物理量在目標(biāo)值附近振蕩，首先加大積分時(shí)間 I ，如仍有振蕩，可適當(dāng)減小比例增 益 P 。被控物理量在發(fā)生變化后難以恢復(fù)，首先加大比例增益 P ，如果恢復(fù)仍較緩慢，可適當(dāng)減小積分時(shí)間 I ，還可加大微分時(shí)間 D。 (6)在該系統(tǒng)中，通過(guò)將輸出信號(hào)反饋給輸入端，經(jīng)過(guò) PID 控制器比較判斷，決定輸出值是否超過(guò)設(shè)定值，如果如果輸出值超過(guò)設(shè)定值，則 PID 控制器通過(guò)控制閥門(mén)開(kāi)閉的大小來(lái)控制輸出量，使其降低到設(shè)定值；如果輸出值低于設(shè)定值，則PID 控制器通過(guò)控制閥門(mén)開(kāi)閉的大小來(lái)控制輸出量，使其升高到設(shè)定值。 3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)編制的程序易于調(diào)試、修改，可讀性好， 軟件的設(shè)計(jì)是一個(gè)將 需求轉(zhuǎn)變?yōu)檐浖愂龅倪^(guò)程。系統(tǒng) 軟件設(shè)計(jì)采用自頂向下、模塊化、結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)方法，把總的編程過(guò)程逐步細(xì)分，分解成一個(gè)個(gè)功能模塊，每個(gè)模塊相互獨(dú)立，其正確與否不依賴其它模塊，每個(gè)模塊都能完成一個(gè)明確的任務(wù)、實(shí)現(xiàn)某個(gè)具體的功能。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 25 主程序 單片機(jī)系統(tǒng)上電后，首先要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化， 初始化程序包括內(nèi)存空間的分配、初始變量的設(shè)置、設(shè)定堆棧指針等。 正常初始化后開(kāi)放定時(shí)器中斷，外部中斷和串行口中斷，然后啟動(dòng)定時(shí)器定時(shí)。每隔一段時(shí)間對(duì)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(dāng)系統(tǒng)在取數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示的 過(guò)程中要產(chǎn)生中斷，調(diào)用中斷處理子程序，在中斷處理子程序中進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中要實(shí)現(xiàn)的功能有：用戶機(jī)的單片機(jī)系統(tǒng)要完成定時(shí)地對(duì)瓦斯?jié)舛鹊倪M(jìn)行檢測(cè)，將瓦斯?jié)舛戎档倪M(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，動(dòng)態(tài)地顯示采集到的瓦斯?jié)舛戎?，聲光?bào)警。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 26 系 統(tǒng) 上 電系 統(tǒng) 初 始 化第 一 次 運(yùn) 行 ？報(bào) 警 閥 值 設(shè) 置 為默 認(rèn) 參 數(shù) 并 存 儲(chǔ)正 確 ？延 時(shí) ， 預(yù) 熱 氣 體 傳 感 器開(kāi) 中 斷串 口 數(shù) 據(jù) 有 效 標(biāo) 志 位 置 位 ？發(fā) 送 應(yīng) 答啟 動(dòng) 數(shù) 據(jù) 采 集數(shù) 據(jù) 遠(yuǎn) 傳開(kāi) 放 外 部 按 鍵禁 止 外 部 按 鍵參 數(shù) 設(shè) 定 ？系 統(tǒng) 復(fù) 位 ？進(jìn) 入 低 功 耗 模 式 等 待 喚 醒打 開(kāi) 定 時(shí) 器 A發(fā) 送 數(shù) 據(jù)開(kāi) 放 外 部 按 鍵屏 蔽 外 部 按 鍵存 儲(chǔ) 參 數(shù)復(fù) 位 串 口 數(shù) 據(jù)有 效 標(biāo) 志 位啟 動(dòng) 看 門(mén) 狗復(fù) 位 定 時(shí) 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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 27 子程序設(shè)計(jì) 中斷子程序 為了較準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)瓦斯?jié)舛?，我們需要?duì)瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行數(shù)據(jù) 采集，這里是指單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集。其硬件電路包括 MQ A/DC8090 及單片機(jī)，濃度經(jīng)過(guò)傳感器變換為模擬電壓再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完畢之后是通過(guò)中斷的方式送入單片機(jī)的。通過(guò)外部中斷 INT1 來(lái)完成，由于檢測(cè)瓦斯?jié)舛仍跁r(shí)間上較嚴(yán)格，更不允許丟失數(shù)據(jù)，所以 INT1 的中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)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(shè)計(jì) N Y 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) 單片機(jī)從 A/D 轉(zhuǎn)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(dòng)報(bào)警 中斷返主 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 28 數(shù)碼管與單片機(jī)的接口電路控制程序設(shè)計(jì)流程圖如圖 33 所示 單片機(jī)讀取要顯示的數(shù)據(jù)后，通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算，計(jì)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(guò)相應(yīng)的片選信號(hào)，在各個(gè)數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)。 聲光報(bào)警子程序 聲光報(bào)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(bào)警電路的使能信號(hào)輸出端。為了提高聲光報(bào)警電路的驅(qū)動(dòng)能力均加有 74LS04 反向驅(qū)動(dòng)器同時(shí)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(wú)源蜂鳴器，內(nèi)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(dāng)采集到的瓦斯?jié)舛瘸^(guò)預(yù)先設(shè)定的上限值時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。 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(yīng)片選信 號(hào)顯示數(shù)據(jù) 取 要 顯 示 的 數(shù) 據(jù)第二位 輸入相應(yīng)片選 信號(hào)顯示數(shù)據(jù) 取要顯示的 數(shù) 據(jù)第三位 輸入相應(yīng)片選信號(hào)顯示數(shù)據(jù) 取 要 顯 示 的 數(shù)據(jù)第四位 輸入相應(yīng)片選信號(hào)顯示數(shù)據(jù) 開(kāi)始 返回 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 29 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(bào)警電路 當(dāng)聲光報(bào)警開(kāi)啟后，當(dāng)達(dá)到提醒人們離開(kāi)的目的后，我們需要解除聲光報(bào)警，解除報(bào)警有兩種途徑，一種是手動(dòng)解除，一種是系統(tǒng)自動(dòng)解除，若沒(méi)有手動(dòng)解除報(bào)警，則系統(tǒng)可通過(guò)調(diào)用 20s 的延時(shí)時(shí)間來(lái)自動(dòng)解除報(bào)警。 圖 35 報(bào)警電路控制程序流程圖 開(kāi) 始 讀取氣體濃度 是否大于報(bào)警值 啟動(dòng)報(bào)警器 返回監(jiān)控狀態(tài) 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 30 圖 36 A/D 轉(zhuǎn)換控制程序設(shè)計(jì)流程圖 總程序 主程序： ORG 0000H AJMP MAIN ORG 00013H AJMP INT1 ORG 0030H MAIN： MOV SP, 60H； 設(shè)定堆棧指針 CLR 啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換器 判斷一次 A/D 轉(zhuǎn)換器是否結(jié)束？ 產(chǎn)生中斷，讀取數(shù)據(jù) 結(jié) 束 開(kāi) 始 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 31 MOV 40H,07H； 40H 存放個(gè)位顯示八段碼 MOV 41H,07H； 41H 存放十位顯示八段碼 初始化時(shí)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(gè)十百千位的設(shè)定真實(shí)值 MOV 45H, 00H； MOV 46H, 00H； MOV 47H, 00H； CLR ；初始化時(shí)默認(rèn)處于確定狀態(tài) SETB EA；開(kāi)中斷 SETB EX1；允許外中斷 1 開(kāi)中斷 SETB PX0；外中斷 1 定為高優(yōu)先級(jí) 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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 32 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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 33 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(hù)現(xiàn)場(chǎng) 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(shí)子程序： MOV R2, 64H LOOP1:MOV R3, 0C8H LOOP2:MOV R4,