主從式電機(jī)控制系統(tǒng)

1、題目：主從式電機(jī)控制系統(tǒng)指導(dǎo)老師：鄧長(zhǎng)軍 教授系 別：電氣工程系專 業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù)班 級(jí)：電子717姓 名：陳永妮完成時(shí)間：2007年4月30日引言 隨著現(xiàn)代社會(huì)日新月異的發(fā)展,各式各樣的高樓大廈如雨后春筍般一幢幢的矗立在城市的各個(gè)角落,在建造這一幢幢高樓大廈的過程中,需要有大量的水泥,面對(duì)這種高強(qiáng)度的工作,設(shè)計(jì)者們?cè)O(shè)計(jì)出了攪拌水泥采取集中操作的方式,既采用主從式電機(jī)控制系統(tǒng)。這樣一來 ，不但可以極大地減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還提高了勞動(dòng)效率。 主從式電機(jī)控制系統(tǒng)的總體方案可分為電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，單片機(jī)控制系統(tǒng)和上位機(jī)控制系統(tǒng)三個(gè)部分。電動(dòng)機(jī)控制部分既為低壓電器控制部分，單片機(jī)控制部分即通過單片機(jī)控

2、制整個(gè)電路，上位機(jī)控制部分既微型計(jì)算機(jī)控制部分。 一、電動(dòng)機(jī)控制部分 電動(dòng)機(jī)控制部分（如圖一），在這一部分中，總開關(guān)通過保險(xiǎn)絲，與交流繼電器，熱繼電器和電動(dòng)機(jī)連接起來?？傞_關(guān)閉合，熱繼電器開始工作，同時(shí)啟動(dòng)和控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。在這一部分中，保險(xiǎn)絲可以保護(hù)電路，以免在操作中由于操作不當(dāng)燒毀其他元件。 同時(shí)在這個(gè)控制部分中，通過一根火線連接一個(gè)保險(xiǎn)絲，在這根火線與零線之間接有220伏電壓，為手動(dòng)和自動(dòng)部分提供電源電壓。通過轉(zhuǎn)換開關(guān)可以進(jìn)行手動(dòng)與自動(dòng)的轉(zhuǎn)換，當(dāng)打到手動(dòng)時(shí)，通過操作者控制，當(dāng)打到自動(dòng)時(shí)，通過上位機(jī)進(jìn)行控制。如果電動(dòng)機(jī)運(yùn)行正常，則運(yùn)行指示燈綠燈亮，否則，綠燈不亮。 在此次電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，

3、電動(dòng)機(jī)連有一個(gè)渦輪減速器，電動(dòng)機(jī)型號(hào)及渦輪減速器型號(hào)如下示： 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)型號(hào)： 型號(hào)：JW7134 功率：750W 轉(zhuǎn)速：1400 頻率：50HZ 電壓：380V 電流：2.05A 渦輪減速器： 模數(shù)：2 速比：59：1 功率：0.49千瓦 低壓電器控制部分材料明細(xì)表：(如表一示)二、單片機(jī)控制部分 一、單片機(jī)控制部分電路設(shè)計(jì)要求：1）驅(qū)動(dòng)三個(gè)繼電器（+12伏）2）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的回饋信號(hào)（交流輔助端子，常開接點(diǎn)）3）通過RS-232串口和主機(jī)通信4）電源供給（+15V,+12V)5)攪拌結(jié)束告警信號(hào) 二、 在單片機(jī)控制部分中，通過單片機(jī)80C51控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，包括低壓接觸器控制交流接觸器及

4、報(bào)警系統(tǒng)。 引腳說明：1）Vcc:芯片電源接+5V, 2)Vss:接地 3）P0口：8位雙向I/O口 在不并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器時(shí)，P0口可用做雙向I/O口， 在并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器時(shí)，P0口可用做分時(shí)傳送底8位地址。4）P1口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL門5）P3口：8位準(zhǔn)雙向I/O口 三、電源部分： 為了保證繼電器工作時(shí)的+12V電壓和本機(jī)操作指示及報(bào)警指示工作時(shí)的+5V電壓，需要設(shè)計(jì)一種電源，能夠供給+12V，+5V的電壓，以便為了保證整個(gè)電路正常運(yùn)行. 四、RS-232串口的連接內(nèi)容簡(jiǎn)介：RS-232串口用做計(jì)算機(jī)與遠(yuǎn)程通信設(shè)備即單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸接口，RS-232標(biāo)準(zhǔn)定義了數(shù)據(jù)通信

5、設(shè)備(DCE)與數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE)之間進(jìn)行串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌谛畔?，?guī)定了接口的電氣信號(hào)和接插件的機(jī)械要求。 信號(hào)線分為數(shù)據(jù)信號(hào)線和控制信號(hào)線，發(fā)送數(shù)據(jù)（TXD)與接受數(shù)據(jù)（RXD)是一對(duì)數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)線，TXD用于發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)無數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)TXD線上的信號(hào)為1，RXD用于接收數(shù)據(jù)，當(dāng)無數(shù)據(jù)接收時(shí)或數(shù)據(jù)接收間隔期間，RXD線上的信號(hào)也為1。 五、單片機(jī)控制部分電路圖（如圖二示） 在單片機(jī)控制過程中，P0口通過總線方式引出，每一個(gè)電動(dòng)機(jī)由一個(gè)數(shù)碼管顯示，可以顯示出它的十位和個(gè)位，每個(gè)數(shù)碼管就需與2個(gè)地址所存器373連接，通過地址鎖存器給數(shù)碼管一個(gè)地址，數(shù)碼管就可以顯示電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間和設(shè)置時(shí)間。

6、由于在使用373地址鎖存器時(shí)，它使用的是十六禁止表示地址，而用數(shù)碼管顯示時(shí)使用的卻是十進(jìn)制數(shù)，所以為了方便顯示這個(gè)時(shí)間，就需要將LED數(shù)碼管的編程碼進(jìn)行轉(zhuǎn)化，如圖為共陰和共陽LED數(shù)碼管八段碼編碼表：（如表二示） 在單片機(jī)控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行指示部分中，通過總線引出的P0口，連接一個(gè)373地址鎖存器，地址鎖存器一部分與發(fā)光二極管連接，通過單片機(jī)程序控制給地址鎖存器一個(gè)地址，通過識(shí)別該地址，系統(tǒng)內(nèi)部可以判斷出電動(dòng)機(jī)是否正常運(yùn)行，如果，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行正常，則運(yùn)行指示部分的發(fā)光二極管就會(huì)亮，否則，則紅燈亮。 P0口通過總線與373地址鎖存器相連后，將373輸出與138譯碼器連接，譯碼器就是將輸入二進(jìn)制代碼的狀

7、態(tài)翻譯成輸出信號(hào)以表示其原來含義的電路。373地址鎖存器的三根輸出線作為譯碼器的輸入端，Y0-Y7為輸出端，用來控制數(shù)碼管的閃爍。 單片機(jī)P2口，P2.5-P2.7通過連接3個(gè)繼電器和3個(gè)光電轉(zhuǎn)換器形成電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)電路，同時(shí)在通過二極管與電阻形成報(bào)警指示電路。 光電轉(zhuǎn)換器通過P2口讀取數(shù)據(jù)，在沒有光電轉(zhuǎn)換器的情況下，繼電器也可以直接與P2口連接，進(jìn)行工作，但電動(dòng)機(jī)在剛啟動(dòng)時(shí)，電流過大，單片機(jī)容易燒壞，所以，光電轉(zhuǎn)換器則起到保護(hù)電路的作用。 報(bào)警指示電路可以檢測(cè)電動(dòng)機(jī)是否正常運(yùn)行。如果電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障，則報(bào)警指示電路中風(fēng)鳴器就會(huì)響，則要立即關(guān)閉電源，檢查整個(gè)電路。 P2.1連接一個(gè)本機(jī)操作指示

8、和遠(yuǎn)程控制指示電路，在本機(jī)操作指示電路中工作時(shí)，只能通過手動(dòng)控制整個(gè)電路，在遠(yuǎn)程控制指示電路工作時(shí)，則可以通過上微機(jī)控制整個(gè)電路，這樣人就可以遠(yuǎn)離喧鬧，雜亂的場(chǎng)地。 在P1口中，從P1.0-P1.7分別連接8個(gè)開關(guān)，每一個(gè)開關(guān)上連接一個(gè)電阻，K1控制方式選擇鍵，K2電機(jī)號(hào)選擇鍵，K3設(shè)置，K4十位，個(gè)位選擇鍵，K5加，K6減，K7運(yùn)行，K8停止，在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中，如出現(xiàn)故障，就要進(jìn)行外部中斷，所以通過INT0連接一個(gè)開關(guān)K9，則起到中斷的作用。 六、單片機(jī)控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，主程序流程圖如下示：（如圖三示） K1方式選擇鍵，K1控制方式選擇鍵，K2電機(jī)號(hào)選擇鍵，K3設(shè)置，K4十位，個(gè)位選擇鍵，K5

9、加，K6減，K7運(yùn)行，K8停止。 M：電機(jī)號(hào)寄存器 H：命令電機(jī)運(yùn)行控制字 H3：電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)字 七、中斷程序流程圖（如圖四示） 三、 上位機(jī)控制 上位機(jī)控制部分即為微型計(jì)算機(jī)控制整個(gè)電路，在這一部分中，要用到一個(gè)命令數(shù)據(jù)包，上位機(jī)發(fā)送運(yùn)行命令（帶參數(shù)）數(shù)據(jù)包各字節(jié)功能定義如下：（如表三示） 通過這個(gè)運(yùn)行命令數(shù)據(jù)包，則可以寫出通信協(xié)議，用來控制單片機(jī)的啟動(dòng)，停止。無參啟動(dòng)：E7 E7 0 0 0 1 0 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 7 0 0自由停止：E7 E7 0 0 0 1 0 8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

10、0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 9 0 0無參停止：E7 E7 0 0 0 1 0 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 0 0 在上位機(jī)控制中，我們用一個(gè)變頻器來代替80C51單片機(jī)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，將微型計(jì)算機(jī)與變頻器連接，中間在接一個(gè)開關(guān)，變頻器與電動(dòng)機(jī)相連，就可以對(duì)其進(jìn)行控制和操作。 變頻器型號(hào)介紹如下：型號(hào)：F1500-G0007S2B 輸入：1PH AC 220V 50/60HZ 輸出：3PH 0.75KW 4.5A 0-220V AC 0.00-400.00HZ 硬件采用MAX48進(jìn)行通訊，變頻器上

11、的485接口器芯母插座官腳排列如下：1：Vcc 黃 2：A- 綠， 3：A+ 綠 4：GND黑 其中，Vcc，GND為變頻器用以供給外部用的5V電源的正端，負(fù)端。變頻器的界面有設(shè)置，方式，加 ，減 運(yùn)行，停/復(fù)六個(gè)鍵。按設(shè)置鍵可以對(duì)變頻器的頻率進(jìn)行設(shè)置，按方式鍵可以對(duì)工作方式進(jìn)行設(shè)置，按運(yùn)行鍵電動(dòng)機(jī)開始運(yùn)行,按停/復(fù)鍵電動(dòng)機(jī)停止,按加,減鍵可以對(duì)設(shè)定的參數(shù)加,減.通過微型計(jì)算機(jī)與單片機(jī)之間連接的開關(guān)就可以控制整個(gè)變頻器的開關(guān). 在使用變頻器時(shí),需要對(duì)其功能,參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,具體設(shè)置如下:F100: 用戶密碼, 通常為0 F113: 數(shù)字設(shè)定頻率,變頻器頻率設(shè)定方式為"數(shù)字頻率設(shè)定&qu

12、ot;，通過該功能碼預(yù)設(shè)頻率，通過鍵盤“加，減”端子調(diào)節(jié)該頻率。 F131：顯示內(nèi)容，設(shè)置范圍1-127 F200：運(yùn)行控制，設(shè)置范圍，0：鍵盤控制/485通訊控制。1，端子控制。 2，上位機(jī)控制。 F207：鍵盤方向給定，設(shè)置范圍：0，正向 1，反向 （在鍵盤控制方式（F200=0）下，給定電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向。）F111：上限頻率，表示變頻器運(yùn)行的最高頻率。F900：485通訊口功能選擇。 0：上位機(jī)。 1：485通訊控制盒 在使用變頻器時(shí)應(yīng)注意，變頻器使用的是RS485串口通訊，而微型機(jī)計(jì)算機(jī)使用的卻是RS232串口，所以將微型計(jì)算機(jī)與變頻器連接時(shí)，需要一個(gè)可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換的器件，這就是瑞塞特85

13、20，RS232到RS 422/485轉(zhuǎn)換的隔離轉(zhuǎn)換器。 RS485標(biāo)準(zhǔn)支持半雙工通訊，也就是用兩跟線來進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接受。 特性介紹：1）自動(dòng)內(nèi)部RS-485總線管理 2）RS-485無需外部的控制信號(hào)3）RS-485數(shù)據(jù)線上的瞬太干抑制 4）1000DV隔離保護(hù)5）傳輸速率達(dá)115.Kbps 6）1.2公里長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)連接7）電源及數(shù)據(jù)流指示，用于故障診斷 8）電源要求：+12?？鞄щ娫捶唇颖Ｗo(hù)9）各種溫度：0-70度 10）尺寸：60mm11）傳輸速率：（bps）300-11502K 12）隔離電壓：1000DV13）RS-422/RS-485接口連接器：插入式螺絲端子 14）RS-232接

14、口接頭：孔式DB-915）外殼：金屬外殼屏蔽極佳 16）功耗：1.5W 使用方法：1）DB9孔與232設(shè)備相連，同時(shí)需要連接設(shè)備屬性置DTE/DCE開關(guān)，設(shè)備為DTE時(shí)開關(guān)置于DTE側(cè)，為DCE時(shí)置于DCE處。2）RS422/485側(cè)為接線端子，包括TX+， TX- RX+ RX-和電源輸入，3）將轉(zhuǎn)換器安裝于RS-422/RS485總線與下位設(shè)備之間，并從下位設(shè)備提供12伏電壓 注意事項(xiàng)：1）信號(hào)線極性的正負(fù)不要接錯(cuò)，電源可用422/485統(tǒng)一供電，但不能跟232同地。2）如果422/485總線電纜超過100米，可取1/4W300歐到110歐的電阻。3）設(shè)置地址時(shí)注意地址不要重復(fù)，（在同一波

15、特率時(shí)）四、總結(jié)為時(shí)一個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐即將結(jié)束，通過這一個(gè)多月的實(shí)習(xí)，對(duì)我來說，無論從各個(gè)方面都受益匪淺。我們畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是：“主從式電機(jī)控制系統(tǒng)”，在王老師的帶領(lǐng)下，在鄧教授的循循教導(dǎo)下，在同組同學(xué)的共同努力下，我們順利完成了我們的課題。主從式電機(jī)控制系統(tǒng)分為電動(dòng)機(jī)控制部分，單片機(jī)控制部分，和上位機(jī)控制部分三個(gè)部分。電動(dòng)機(jī)控制部分即為低壓電器控制部分，單片機(jī)控制部分包括運(yùn)行指示和報(bào)警系統(tǒng)兩大部分，上位機(jī)即用微型計(jì)算機(jī)控制部分，同時(shí)，在這一部分我們還學(xué)會(huì)使用變頻器，學(xué)會(huì)通過變頻器控制電動(dòng)機(jī)工作。通過實(shí)習(xí)不僅豐富了我們的知識(shí)，而且鍛煉了實(shí)際動(dòng)手能力，為我們的畢業(yè)畫了一個(gè)圓滿的句號(hào)。五、附錄

16、表一如下示：序號(hào)代號(hào)名稱數(shù)量用途11C-3C交流接觸器3個(gè)啟動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)21TH-3TH熱繼電器3個(gè)啟動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)31F1-4F1保險(xiǎn)絲10個(gè)保護(hù)電路4CW轉(zhuǎn)換開關(guān)1個(gè)進(jìn)行手動(dòng)與自動(dòng)轉(zhuǎn)換5M1-M3電動(dòng)機(jī)3個(gè)帶動(dòng)皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)6V電壓表1個(gè)提供電壓7L1-L3運(yùn)行指示燈3個(gè)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)是否正常運(yùn)行8K開關(guān)1個(gè)控制整個(gè)電路的開關(guān)表二如下示：顯示數(shù)字共陰順序小數(shù)點(diǎn)暗共陽順序小數(shù)點(diǎn)暗DP g d c b a16進(jìn)制A b c d e f g dP16進(jìn)制00 0 1 1 1 1 1 1 3FH1 1 1 1 1 1 0 0 FCH10 0 0 0 0 1 1 006H0 1 1 0 0 0 0 0 60H20 1 0 1 1 0 1 15BH1 1 0 1 1 0 1 0DAH30 1 0 0 1 1 1 14FH1 1 1 1 0 0 1 0F2H40 1 1 0 1 1 0 166H0 1 1 0 0 1 1 066H50 1 1 0 1 1 0 16DH1 0 1 1 0 1 1 0B6H60 1 1 1