【正文】 ... 41 配料系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)的電源系統(tǒng) ........................... 42 第 4 章 配料系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 .............................. 44 軟件的主程序結(jié)構(gòu)設(shè)計 ...................................... 44 PI 控制子程序設(shè)計 ......................................... 46 中斷服務(wù)程序 ............................................. 47 第 5 章 配料系統(tǒng)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真 .................................. 49 直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型的構(gòu)建 ........................ 49 直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的仿真結(jié)果分析 .......................... 50 總 結(jié) ............................................................ 52 致 謝 ............................................................ 53 參考文獻(xiàn) ......................................................... 54 附錄 1 軟件編程 .................................................. 56 附錄 2 系統(tǒng)硬件原理圖 ............................................ 62 VI CONTENTS ABSTRACT（ CHINESE） ......................................................................................... I ABSTRACT ............................................................................................................... III CONTENTS（ CHINESE） .......................................................................................IV CONTENTS ................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。通過實時測試與調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和電流，此調(diào)速系統(tǒng)可獲得快速、精確的調(diào)速效果。在單片機(jī)控制方面，討論了數(shù)字觸發(fā)、數(shù)字測速、數(shù)字 PWM 調(diào)制器、轉(zhuǎn)速與電流控制器的原理 ,并給出了軟、硬件實現(xiàn)方案。然后根據(jù) 配料系統(tǒng) 流量控制的設(shè)計要求，設(shè)計了以AT89C52 單片機(jī)為主控芯片的 配料系統(tǒng) 控制器。 I 畢業(yè)設(shè)計論文 基于單片機(jī)控制自動配料系統(tǒng) II 摘 要 皮帶配料系統(tǒng) 是一種連續(xù)累計自動 控制系統(tǒng) ，廣泛用在煤炭、化工、冶金、建材、食品等關(guān)系國計民生的各個行業(yè)， 配料系統(tǒng) 可對物料的配比實現(xiàn)累計量控制，而準(zhǔn)確的累計量控制可提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，提高勞動效率。 首先介紹了 配料系統(tǒng) 控制器的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，接著對 配料系統(tǒng) 的組成結(jié)構(gòu)、工作原理作了介紹。 論文分析了系統(tǒng)工作原理和提高調(diào)速性能的方法，研究了 IGBT 模塊應(yīng)用驅(qū)動、吸 收、保護(hù)控制等關(guān)鍵技術(shù)。 系統(tǒng)中使用了光電碼盤對直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量，用電流互感器對直流電機(jī)的電流進(jìn)行檢測，經(jīng)過濾波電路后，將測量值送到 A/D 轉(zhuǎn)換器，并且最終作為反饋值輸入到單片機(jī)進(jìn)行 PI 運算，從而實現(xiàn)了對直流電機(jī)速度和電流的控制。 關(guān)鍵詞 直流不可逆調(diào)速 PWM 信號 數(shù)字控制器 III ABSTRACT Belt batching system is a continuous totalizing automatic weighing instrument. It has played a critical role in coal, chemical industry, metallurgy, building materials, food and other sectors that are crucial to national economy and people39。 CHAPTER 1 INTRODUCTION ................................................................................. 1 Foreword ......................................................................................................... 1 The significance of the belt batching system................................................... 1 The development of the belt batching system in the world ............................. 3 The development trend of the batching system ............................................... 4 CHAPTER 2 The design of the automatic batching system ........................................ 6 The choice of controlled DC source for the system ........................................ 6 Program parison of the controlled DC source ................................ 6 The decision of the program.................................................................. 8 DC speed conrol system39。 隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、快速增長， 實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化、快速化 已經(jīng)成為與人們生活息息相關(guān)的一個環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的 手動控制物料配比 不僅 會導(dǎo)致配料 誤差大，而且 配料控制過程持續(xù)的 時間長 ，耗費的人力資源比較大 。 配料系統(tǒng)自動控制 裝置不僅是提供重量數(shù)據(jù)的儀表，而且作為工業(yè)控制系統(tǒng)和商業(yè)管理系統(tǒng)的一個組成部分，更加推進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)的自動化和管理的現(xiàn)代化。能否準(zhǔn)確配料已經(jīng)成為影響人們生產(chǎn)生活的一個重要因素，但是我國現(xiàn)有的這方面的產(chǎn)品少且設(shè)備功能不齊全 、精度不高、工作不穩(wěn)定 。 研究皮帶配料系統(tǒng)的意義 皮帶配料系統(tǒng) 簡稱為 配料系統(tǒng) ，它與 皮帶傳輸系統(tǒng) 的設(shè)計原理和組成結(jié)構(gòu)基本相同，不同的是， 配料系統(tǒng) 在 皮帶傳輸系統(tǒng) 的基礎(chǔ)上又增加了 “配料 ” 2 這一功能。 配料系統(tǒng) 的使用可以提高各個部門的自動化水平和各個生產(chǎn)系統(tǒng)的可靠性，降低工人勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率 和產(chǎn)品質(zhì)量，從而擴(kuò)大公司的效益 。在化工行業(yè)， 配料系統(tǒng) 用于多種原材料的定量配比，它可以起到減員增效，節(jié)約成本，減少誤差，從而創(chuàng)造更大的利潤。在建材行業(yè)，沙子、粘土、水泥、石灰、石子等物料的混合需要用 配料系統(tǒng) 對其進(jìn)行定量配比。 目前，配料控制系統(tǒng)己廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會生活的各個領(lǐng)域。在很多生產(chǎn)工藝過程中，人們除了要求衡器能準(zhǔn)確地進(jìn)行稱量，滿足產(chǎn)品質(zhì)量的需要外，還要求稱重過程能大幅度提高生產(chǎn)效率。配料質(zhì)量控制的優(yōu)劣直接關(guān)系著企業(yè)生產(chǎn)能否順利進(jìn)行。因此，配料精度的高低和配料速度的快慢制約著整個生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，因此應(yīng)對配料過程的質(zhì)量和產(chǎn)量控制給予足夠重視。 皮帶配料系統(tǒng) 作為一種新興的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)而越來越受到世界各國的普遍關(guān)注。而且， 中國地大物博、資源豐富，各項工業(yè)生產(chǎn)正在以不可阻擋的勢頭向前發(fā)展。 另一方面，我國目前的主要矛盾是落后的生產(chǎn)力滿足不了人民日益增長的物質(zhì)文化需要。 綜上所述，我們可以看到配料自動控制系統(tǒng)的研究設(shè)計對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著很重要的意義，精確的配料技術(shù)不僅可以擴(kuò)大生產(chǎn)量，還可以是生產(chǎn)出來的產(chǎn)品具有很高的質(zhì)量和性能，經(jīng)得起市場的考驗，使我們的產(chǎn)品在世界經(jīng)濟(jì) 市場上更具有競爭力。衡器是利用作用于物體上的重力來確定該物體質(zhì)量的計量儀器，按其操作方式可分為：自動衡器和非自動衡器。其中，連續(xù)累計自動衡器是無需對質(zhì)量細(xì)分就可對皮帶上散裝物料進(jìn)行連續(xù)稱量的自動衡器。 配料系統(tǒng) 起源于 19 世紀(jì)末，工業(yè)革命以來，各 項新技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，隨著 皮帶傳輸系統(tǒng) 的出現(xiàn)， 配料系統(tǒng) 也應(yīng)運而來。第二次世界大戰(zhàn)之后，隨著傳感器技術(shù)、電子技術(shù)的迅猛發(fā)展， 配料系統(tǒng) 的發(fā)展也是突飛猛進(jìn)。 第二階段是六、七十年代的傳感器電子儀表 配料系統(tǒng) ，隨著模擬電路和 4 數(shù)字電路的飛速發(fā)展，逐漸出現(xiàn)了各種小型化的配料 電動儀表。 第三、第四階段是 20 世紀(jì)七十年代末的微機(jī)智能化的 配料系統(tǒng) 。此時的 配料系統(tǒng) 累計量運算采用累加法代替了積分法。而第三、四階段的 配料系統(tǒng) 控制器集合了微機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代計量技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、工業(yè)控制等技術(shù)，不僅增強(qiáng)了計量的準(zhǔn)確性，而且對其在計量過程中出現(xiàn)的問題 能夠?qū)崟r監(jiān)測和控制，同時，儀表的顯示、報警、調(diào)零等功能的自動控制也越來越完善。 在自動配料系統(tǒng)的研發(fā)與設(shè)計方面，歐美發(fā)達(dá)國家的起步較早，而當(dāng)時的中國在清政府的統(tǒng)治下，采取閉關(guān)鎖國的外交政策，使得我國沒有及時的引進(jìn)這些先進(jìn)技術(shù)。 新中國成立后，政府高度重視科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。其中配料控制系統(tǒng)作為一個在各個生產(chǎn)領(lǐng)域方面都有其重要作用關(guān)鍵環(huán)節(jié)更是取得了很大成就。在生產(chǎn)任務(wù)繁重的時候，要求系統(tǒng)能夠加快生產(chǎn)速度，集中控制電機(jī)的啟動、瀏覽生產(chǎn)工業(yè)流程圖、作出事故報警響應(yīng)、調(diào)節(jié)電機(jī)運行速度等功能，實現(xiàn)所需功能的集中控制，這 5 就要求系統(tǒng)可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能，并且實時對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。 第二，在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中尤其是化學(xué)工藝中，對物料的配料精度有著極高的要求，一般的配料自動控制系統(tǒng)很難滿足要求，需要開發(fā)高精度高靈敏度的設(shè)備來實現(xiàn)這類一行業(yè)的生產(chǎn)自動化。 第三，現(xiàn)代的工業(yè)自動化雖然給我們的生產(chǎn)生 活帶來了極大的便利，但與此同時對環(huán)境也產(chǎn)生了不良影響，我們需要在生產(chǎn)過程中采用一些手段使得我們的生產(chǎn)更環(huán)保、更節(jié)能，認(rèn)真貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。 6 第 2 章 配料自動控制系統(tǒng)設(shè)計 配料自動控制系統(tǒng)可控直流源的選擇 直流調(diào)速的主要方法是變壓調(diào)速：即通過改變直流電機(jī)的電樞電壓來實現(xiàn)調(diào)速的目的。 旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組是至少要包含兩臺與調(diào)速電機(jī)容量相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機(jī)，還需要一臺勵磁發(fā)電機(jī)，設(shè)備多，體積龐大，費用高，不便于維護(hù)，運行噪聲大。這里主要對比后兩種方案。 通過調(diào)節(jié)閥裝置的控制電壓 cU 來移動觸發(fā)脈沖的相位，即可改變平均整流電壓 dU ，從而實現(xiàn)平滑調(diào)速。 三相半波可控整流電路使用的晶閘管個數(shù)只是三相全控橋整流電路的一半，但它的性能不及三相全控橋整流電路。把該電路應(yīng)用于本設(shè)計，能實現(xiàn)電動機(jī)連續(xù)、平滑地轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、電動機(jī)不可逆運行等技術(shù)要求。因此， VM系統(tǒng)必須添加無功補(bǔ)償和諧波濾波裝置。沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。直到進(jìn)入上世紀(jì) 80 年代，隨著全控型電力電子器件的出現(xiàn)和迅速發(fā)展， PWM 控制技術(shù)才真正得到應(yīng)用。到目前為止，已經(jīng)出現(xiàn)了多種 PWM控制技術(shù) [3]。由于當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)沒有了學(xué)科之間的界限，結(jié)合現(xiàn)代控制理論思想或?qū)崿F(xiàn)無諧振軟開關(guān)技術(shù)將會成為 PWM 控制技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。 由于本設(shè)計所要控制的電機(jī)要求響應(yīng)速度快，基于以上優(yōu)點，所以系統(tǒng)就是利用脈寬調(diào)制器這種控制方式來改變電壓的占空比實現(xiàn)直流電機(jī)速度的控制。利用旋轉(zhuǎn)編碼器測得電機(jī)速度，同時利用霍爾式電流傳感器取得到電流信號并將其轉(zhuǎn)化為合適的電壓信號，把電壓信號輸入給 A/D 轉(zhuǎn)換芯片再送 給給單片機(jī)，在內(nèi)部通過軟件編程進(jìn)行運算，輸出控制量完成閉環(huán)控制，實現(xiàn)電機(jī)的自動調(diào)速控制。由于系統(tǒng)僅需要控制皮帶傳輸加減速，不需要實現(xiàn)電機(jī)反轉(zhuǎn)、四象限運行，固選擇有制動電流通路的不可逆 PWM變換器即可。 PWM 變換器控制方案選擇 采樣控制理論中有一個重要結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同 .PWM 控制技術(shù)就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ)，對半導(dǎo)體開 關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行控制 ,使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或其他所需要的波形 .按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，既