【正文】 片機的實時性。晶閘管脈沖同步觸發(fā)程序流程圖見圖42。只要有同步脈沖送入單片機， 就產(chǎn)生中斷，進入相應的中斷處理程序，然后裝載相應的高速輸出口。高速輸出口根據(jù)裝載的時間常數(shù)延時， 時間一到便發(fā)出觸發(fā)脈沖，經(jīng)觸發(fā)電路觸發(fā)晶閘管。42 晶閘管觸發(fā)脈沖程序流程圖 電動機起動程序電機軟起動方式有多種，如斜坡電壓起動方式、限流起動方式、轉(zhuǎn)矩控制起動方式和轉(zhuǎn)矩加突跳起動方式等。從電機軟起動的要求和場合來看，斜坡電壓起動方式和限流起動方式是兩種較為常用的起動方式。但對于膠帶輸送機而言，由于要克服啟動的靜摩擦力，因此應該采用轉(zhuǎn)矩加突跳起動方式，以下就這種起動方式進行程序設計。由于電動機轉(zhuǎn)矩與電流成正比，轉(zhuǎn)矩加突跳起動方式采用電流反饋閉環(huán)控制，主要目的是為了在啟動時施加一個轉(zhuǎn)突跳矩，從而克服靜摩擦力，實現(xiàn)膠帶機的順利啟動，其流程圖如圖43所示。圖43 限流啟動方式程序流程圖 按鍵處理子程序鍵盤中斷服務程序由外部中斷輸入引腳EXINT觸發(fā)，當有按鍵按下時，CPU響應EXINT外部中斷，轉(zhuǎn)入鍵盤中斷服務程序。鍵盤中斷服務程序流程圖如圖44所示。圖44 鍵盤中斷服務程序流程圖 液晶顯示子程序軟啟動器的各項運行參數(shù)最終是通過LCD液晶顯示屏顯示出來的，F(xiàn)YD128640402B內(nèi)置ST7920驅(qū)動控制模塊。因此用戶不必為編寫復雜的驅(qū)動程序頭疼，只需按照接口說明正確連接好電路，根據(jù)要求編寫主程序就可以了。液晶顯示程序流程圖如圖45所示。圖45 液晶顯示子程序流程圖 故障檢測處理子程序故障檢測主要是對系統(tǒng)進行過電壓、過電流、過熱等保護，另外還對膠帶輸送機進行打滑、跑偏和斷帶等故障進行檢測和處理，從而使系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行。故障檢測處理子程序流程圖如圖46所示。圖46 故障檢測處理子程序流程圖系統(tǒng)的過電壓、過電流、過熱保護是由單片機的AD轉(zhuǎn)換器將傳感器檢測到的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再將此電壓、電流或溫度值與設定的閥值進行對比，從而確定是否發(fā)生過電壓、過電流和過熱等故障。膠帶輸送機的打滑檢測是通過對驅(qū)動滾筒和皮帶的轉(zhuǎn)速差的分析進行判斷的，斷帶的檢測是通過對皮帶不同位置的傳動速度差的分析進行判斷的，皮帶跑偏的檢測光電傳感器的輸入信號判斷的，膠帶跑偏分為一級跑偏和二級跑偏，二級跑偏較為嚴重，需要系統(tǒng)停機。5 系統(tǒng)運行 系統(tǒng)軟啟動前 系統(tǒng)初始化由系統(tǒng)主流程圖41可知，系統(tǒng)上電后，CPU上電復位，讀取E2PROM中的系統(tǒng)配置參數(shù)，系統(tǒng)進行初始化。初始化完畢后系統(tǒng)開始進行自檢，主要檢測電壓、電流、溫度等參數(shù)是否正常，另外還要判斷膠帶輸送機是否處于跑偏狀態(tài)。系統(tǒng)的電壓、電流、溫度等參數(shù)主要通過檢測到的模擬量進行AD轉(zhuǎn)換，得到相應參數(shù)的數(shù)字量。系統(tǒng)的跑偏檢測主要檢測光電傳感器傳來的數(shù)字信號，所有的跑偏故障信號經(jīng)過或門相或后傳送給單片機，只要有一處發(fā)生故障單片機便能接收到故障信息。系統(tǒng)通過自檢后如果一切正常，便在液晶顯示屏上顯示出一切正常，等待啟動。如果檢測到故障信息，如膠帶跑偏等，系統(tǒng)將會通過蜂鳴器和紅色閃爍警示燈發(fā)出故障報警信息，并在液晶屏幕上顯示出故障信息，以便工作人員進行過糾正。當檢測到故障信息后，在發(fā)出報警顯示的同時，系統(tǒng)開始循環(huán)自檢過程，直至故障排除，進入鍵盤掃描狀態(tài)，等待接受啟動和設置等命令。 系統(tǒng)命令輸入?yún)?shù)設置查詢用的鍵盤設計為44矩陣式非編碼鍵盤，采用中斷掃描的方式進行工作，通過一片8255A芯片擴展I/O口。8255A的PA口的與矩陣鍵盤的八個引腳相接。由圖316可知，在無按鍵按下時，PA口高4位在上拉電阻的作用下處于高電平，當有按鍵按下時，PA口高4位的電平狀態(tài)由PA口低4位的電平狀態(tài)確定。這是識別矩陣鍵盤按鍵是否被按下的關鍵所在。識別有無按鍵按下的方法是：在平時無鍵按下時PC口各位置低電平，當有鍵按下時與非門74LS20輸出高電平，向CPU發(fā)出中斷請求，若CPU開放中斷，則響應中斷請求。在中斷服務程序中首先應關閉中斷，接著要進行消抖處理、按鍵識別及鍵功能處理等。在檢測到有按鍵按下后，還應識別按鍵的具體位置，即按鍵識別。按鍵識別的方法通常有掃描法和線反轉(zhuǎn)法。本裝置采用的是掃描法，掃描法的基本原理是：讓PA口低4位逐位置低電平，高4位置高電平，檢查PA高4位電平是否變化，如果PA口高4位的電平由高電平變?yōu)榈碗娖?，則可確定被按下的按鍵的具體位置。對于矩陣式鍵盤，按鍵位置由行號和列號唯一確定，在設計程序時需對鍵盤按鍵進行二進制編碼，應用程序根據(jù)掃描得到的按鍵編碼以及系統(tǒng)運行狀態(tài)去執(zhí)行相應的鍵盤解釋程序。另外，本設計中還設計了兩個外部用的獨立式按鍵用作現(xiàn)場的啟動和停止控制，采用編程掃描方式工作，在程序循環(huán)中插入這兩個按鍵的查詢程序，一旦檢測到按鍵動作便立刻轉(zhuǎn)入按鍵中斷處理程序進行按鍵識別，命令的執(zhí)行操作。 系統(tǒng)啟動過程 電源同步和晶閘管觸發(fā)過程系統(tǒng)主電路的設計采用晶閘管三相交流調(diào)壓原理，用三組雙向反并聯(lián)晶閘管分別串聯(lián)在Y接法的電機三相定子線圈上，通過相控調(diào)壓的方式調(diào)節(jié)電機定子端電壓的大小來實現(xiàn)電機軟起動。當接收到鍵盤啟動命令后，CPU調(diào)用啟動程序開始啟動膠帶輸送機。同步信號檢測電路將檢測到的同步脈沖信號送入單片機80C196KC ，80C196KC主控制器通過運算后按照設定的模式發(fā)出觸發(fā)脈沖以驅(qū)動晶閘管模塊的導通，單片機通過控制觸發(fā)脈沖的寬度來改變晶閘管的觸發(fā)角的大小，電機軟起動開始。為保證按觸發(fā)角α的大小在正確的時刻向電路中的晶閘管施加有效的觸發(fā)脈沖，采用同步變壓器作為同步測量器件。如圖34所示在同步變壓器二次側(cè)各相的相電壓經(jīng)過電壓比較器LM339比較后輸出，再經(jīng)TIL117光電隔離后形成SSS3三個方波邏輯電平同步信號，、。而S1⊕S2⊕S3的邊沿正好與自然換相點重合，利用SS檢測到的自然換相點減去30176。便是電壓的過零點。如圖37所示，經(jīng)過單片機的運算后，～。~，其輸出為“1”，光電隔離TIL117截止，則三極管Q基極為高電平，因此三極管導通，此時脈沖變壓器T原邊和電源構(gòu)成回路，其副邊向有脈沖輸出，在晶閘管門極形成滿足晶閘管門極觸發(fā)條件的觸發(fā)脈沖。反之，由于脈沖變壓器副邊的兩個二極管的作用，脈沖變壓器無脈沖輸出，晶閘管門極無觸發(fā)脈沖。本設計采用雙窄脈沖對晶閘管進行觸發(fā)，在觸發(fā)某個晶閘管的同時，給序號緊前的一個晶閘管補發(fā)脈沖，兩個脈沖的前沿相差60176。 系統(tǒng)檢測保護過程在系統(tǒng)運行的同時，通過對電機的工作電壓和電流的采樣值與保護閥值相比較，判斷是否發(fā)生過壓、過流等情況。另外，還要對膠帶輸送機進行故障檢測，如果發(fā)生膠帶跑偏、打滑和斷帶等故障則及時發(fā)出報警信息，并作出保護反應。如圖38所示，本設計中采用電流互感器作為檢測元件，電流的反饋信號取自電動機的定子側(cè)，其三相電流輸出端UKW1經(jīng)二極管(D1~D6)三相全波整流、電阻分壓、電容濾波后得到一直流電壓信號，再經(jīng)過由運算放大器LM324構(gòu)成的電壓跟隨器后，再經(jīng)RC濾波后送入CPU的A/D口進行AD轉(zhuǎn)換就得到了我們需要的電流信號。為保護單片機的A/D口不受干擾電壓尖峰損壞，特別加入了由二極管DD8構(gòu)成的電壓限幅環(huán)節(jié)。檢測到的電流經(jīng)過CPU與設定值大小進行比較，從而實現(xiàn)過流故障的及時發(fā)現(xiàn)，CPU及時作出保護響應。電壓采樣是通過電壓互感器來實現(xiàn)的，其調(diào)理原理同電流信號調(diào)理原理，處理后的信號也輸入80C196KC的A/D口，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后得到電壓的反饋值，再根據(jù)值的大小進行判斷和處理。電機轉(zhuǎn)速的檢測采用霍爾傳感器作為電機控制系統(tǒng)中電機轉(zhuǎn)速傳感器。在與電機連接的驅(qū)動滾筒的周邊均勻地安裝幾塊磁鋼片，將霍爾傳感器固定在合適的位置，隨著滾筒的滾動，當磁鋼片經(jīng)過霍爾傳感器時將感應出一個脈沖信號，此脈沖信號經(jīng)過處理后輸入單片機，通過單片機進脈沖計數(shù)，經(jīng)過運算后便可輸出轉(zhuǎn)速結(jié)果，并可通過轉(zhuǎn)速對系統(tǒng)運行狀況進行分析。測溫方法是在靠近晶閘管模塊的散熱器上安裝熱敏電阻，通過檢測熱敏電阻的阻值來判斷晶閘管模塊是否過熱。熱敏電阻通過分壓得到的模擬溫度信號通過單片機的AD轉(zhuǎn)換口轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，從而單片進對其進行判斷是否過熱。膠帶輸送機跑偏檢測是通過對射式光電傳感器來檢測的，在輸送機的兩端各安裝四對光電傳感器，分別固定在輸送帶兩側(cè)。安裝的光電傳感器分為一級傳感開關和二級傳感開關，所有的一級傳感器和二級傳感器檢測到的信號分別經(jīng)過與非門后送入CPU申請故障中斷，這樣節(jié)約了I/O口。當一級傳感器檢測到膠帶跑偏信號時，表明膠帶輕微跑偏，單片機將出報警信號和故障顯示信息但不停車；當一級傳感器檢測到膠帶跑偏信號時，則表明跑偏嚴重，會造成生產(chǎn)事故，需立即發(fā)出報警并發(fā)出停機信號，等待排除故障。膠帶輸送機膠帶打滑的檢測是利用霍爾傳感器測量非驅(qū)動滾筒的轉(zhuǎn)速，從而得到輸送機膠帶的傳送速度，將此傳送速度與驅(qū)動滾筒轉(zhuǎn)速的對比，如果皮帶傳送速度明顯小于驅(qū)動滾筒的轉(zhuǎn)速，則說明皮帶打滑了，則及時發(fā)出報警信息，并系統(tǒng)停機，等待采取相應措施將皮帶拉緊。斷帶故障檢測同樣也通過檢測輸送帶各個部分的傳送速度便可判斷輸送帶是否發(fā)生斷裂。 軟啟動完成階段電機起動過程中，檢測電路將電機的電壓、電流、轉(zhuǎn)速等參數(shù)送入80C196KC中：一方面對電機軟起動過程中的突發(fā)過流、過壓等故障進行實時保護；另一方面則對采集的數(shù)據(jù)進行計算，以保證電機按預定的控制規(guī)律進行軟起動。同時，80C196KC將電機起動期間的各項參數(shù)的運算結(jié)果在LCD顯示器上顯示出來。電機起動過程中，晶閘管的觸發(fā)角逐漸減少，晶閘管的輸出電壓也逐漸增加，直到達到電機的額定電壓，電機轉(zhuǎn)速從零開始加速，實現(xiàn)電動機的無級平滑起動。CPU通過調(diào)節(jié)晶閘管觸發(fā)角逐漸將電壓升至電機的額定電壓后，發(fā)出旁路控制信號，旁路接觸器常開觸點閉合，將晶閘管三相調(diào)壓模塊旁路短接掉，電機進入額定運行狀態(tài)。由于系統(tǒng)檢測電路在電機側(cè)，因此短接后電動機運行回路仍有保護功系統(tǒng)。至此，電機整個軟起動過程結(jié)束。 軟停機過程軟啟動完成后，單片機控制系統(tǒng)仍然運行，實時監(jiān)測系統(tǒng)的各項運行特性，檢測故障信息，并不斷掃描鍵盤輸入。若需要運行中的電機進行停機，則由鍵盤向系統(tǒng)發(fā)出停機指令，CPU接到停機命令后將旁路接觸器觸點斷開，此時晶閘管三相調(diào)壓模塊再次接入。系統(tǒng)調(diào)用軟停車子程序，控制調(diào)節(jié)晶閘管觸發(fā)角執(zhí)行軟停車功能，直至電機軟停車完畢。軟停機的過程中也要不斷對系統(tǒng)進行檢測保護，其過程和軟啟動過程相似，這里不再贅述。參考文獻[1] 黃俊，[M].北京：機械工業(yè)出版社，1999[2] [J].工礦自動化，2002，(6)[3] [D].阜新礦業(yè)學院，1996. 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