主從式電機控制系統(tǒng)

1、題目：主從式電機控制系統(tǒng)指導老師：鄧長軍 教授系 別：電氣工程系專 業(yè)：應用電子技術班 級：電子717姓 名：陳永妮完成時間：2007年4月30日引言 隨著現(xiàn)代社會日新月異的發(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,面對這種高強度的工作,設計者們設計出了攪拌水泥采取集中操作的方式,既采用主從式電機控制系統(tǒng)。這樣一來 ，不但可以極大地減輕勞動強度，而且還提高了勞動效率。 主從式電機控制系統(tǒng)的總體方案可分為電動機控制系統(tǒng)，單片機控制系統(tǒng)和上位機控制系統(tǒng)三個部分。電動機控制部分既為低壓電器控制部分，單片機控制部分即通過單片機控

2、制整個電路，上位機控制部分既微型計算機控制部分。 一、電動機控制部分 電動機控制部分（如圖一），在這一部分中，總開關通過保險絲，與交流繼電器，熱繼電器和電動機連接起來?？傞_關閉合，熱繼電器開始工作，同時啟動和控制電動機運行。在這一部分中，保險絲可以保護電路，以免在操作中由于操作不當燒毀其他元件。 同時在這個控制部分中，通過一根火線連接一個保險絲，在這根火線與零線之間接有220伏電壓，為手動和自動部分提供電源電壓。通過轉(zhuǎn)換開關可以進行手動與自動的轉(zhuǎn)換，當打到手動時，通過操作者控制，當打到自動時，通過上位機進行控制。如果電動機運行正常，則運行指示燈綠燈亮，否則，綠燈不亮。 在此次電動機控制系統(tǒng)中，

3、電動機連有一個渦輪減速器，電動機型號及渦輪減速器型號如下示： 三相感應電動機型號： 型號：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表：(如表一示)二、單片機控制部分 一、單片機控制部分電路設計要求：1）驅(qū)動三個繼電器（+12伏）2）電動機運行的回饋信號（交流輔助端子，常開接點）3）通過RS-232串口和主機通信4）電源供給（+15V,+12V)5)攪拌結(jié)束告警信號 二、 在單片機控制部分中，通過單片機80C51控制電動機運行，包括低壓接觸器控制交流接觸器及

4、報警系統(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 在不并行擴展外存儲器時，P0口可用做雙向I/O口， 在并行擴展外存儲器時，P0口可用做分時傳送底8位地址。4）P1口：8位準雙向I/O口，能驅(qū)動4個LSTTL門5）P3口：8位準雙向I/O口 三、電源部分： 為了保證繼電器工作時的+12V電壓和本機操作指示及報警指示工作時的+5V電壓，需要設計一種電源，能夠供給+12V，+5V的電壓，以便為了保證整個電路正常運行. 四、RS-232串口的連接內(nèi)容簡介：RS-232串口用做計算機與遠程通信設備即單片機的數(shù)據(jù)傳輸接口，RS-232標準定義了數(shù)據(jù)通信

5、設備(DCE)與數(shù)據(jù)終端設備（DTE)之間進行串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌谛畔?，?guī)定了接口的電氣信號和接插件的機械要求。 信號線分為數(shù)據(jù)信號線和控制信號線，發(fā)送數(shù)據(jù)（TXD)與接受數(shù)據(jù)（RXD)是一對數(shù)據(jù)傳輸信號線，TXD用于發(fā)送數(shù)據(jù)，當無數(shù)據(jù)發(fā)送時TXD線上的信號為1，RXD用于接收數(shù)據(jù)，當無數(shù)據(jù)接收時或數(shù)據(jù)接收間隔期間，RXD線上的信號也為1。 五、單片機控制部分電路圖（如圖二示） 在單片機控制過程中，P0口通過總線方式引出，每一個電動機由一個數(shù)碼管顯示，可以顯示出它的十位和個位，每個數(shù)碼管就需與2個地址所存器373連接，通過地址鎖存器給數(shù)碼管一個地址，數(shù)碼管就可以顯示電動機的運行時間和設置時間。

6、由于在使用373地址鎖存器時，它使用的是十六禁止表示地址，而用數(shù)碼管顯示時使用的卻是十進制數(shù)，所以為了方便顯示這個時間，就需要將LED數(shù)碼管的編程碼進行轉(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） 在單片機控制電動機運行指示部分中，通過總線引出的P0口，連接一個373地址鎖存器，地址鎖存器一部分與發(fā)光二極管連接，通過單片機程序控制給地址鎖存器一個地址，通過識別該地址，系統(tǒng)內(nèi)部可以判斷出電動機是否正常運行，如果，電動機運行正常，則運行指示部分的發(fā)光二極管就會亮，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制代碼的狀

7、態(tài)翻譯成輸出信號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P2口，P2.5-P2.7通過連接3個繼電器和3個光電轉(zhuǎn)換器形成電機運行狀態(tài)信號電路，同時在通過二極管與電阻形成報警指示電路。 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，進行工作，但電動機在剛啟動時，電流過大，單片機容易燒壞，所以，光電轉(zhuǎn)換器則起到保護電路的作用。 報警指示電路可以檢測電動機是否正常運行。如果電動機出現(xiàn)故障，則報警指示電路中風鳴器就會響，則要立即關閉電源，檢查整個電路。 P2.1連接一個本機操作指示

8、和遠程控制指示電路，在本機操作指示電路中工作時，只能通過手動控制整個電路，在遠程控制指示電路工作時，則可以通過上微機控制整個電路，這樣人就可以遠離喧鬧，雜亂的場地。 在P1口中，從P1.0-P1.7分別連接8個開關，每一個開關上連接一個電阻，K1控制方式選擇鍵，K2電機號選擇鍵，K3設置，K4十位，個位選擇鍵，K5加，K6減，K7運行，K8停止，在電動機運行中，如出現(xiàn)故障，就要進行外部中斷，所以通過INT0連接一個開關K9，則起到中斷的作用。 六、單片機控制電動機運行時，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電機號選擇鍵，K3設置，K4十位，個位選擇鍵，K5

9、加，K6減，K7運行，K8停止。 M：電機號寄存器 H：命令電機運行控制字 H3：電機運行狀態(tài)字 七、中斷程序流程圖（如圖四示） 三、 上位機控制 上位機控制部分即為微型計算機控制整個電路，在這一部分中，要用到一個命令數(shù)據(jù)包，上位機發(fā)送運行命令（帶參數(shù)）數(shù)據(jù)包各字節(jié)功能定義如下：（如表三示） 通過這個運行命令數(shù)據(jù)包，則可以寫出通信協(xié)議，用來控制單片機的啟動，停止。無參啟動：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 在上位機控制中，我們用一個變頻器來代替80C51單片機對電動機進行控制，將微型計算機與變頻器連接，中間在接一個開關，變頻器與電動機相連，就可以對其進行控制和操作。 變頻器型號介紹如下：型號：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，負端。變頻器的界面有設置，方式，加 ，減 運行，停/復六個鍵。按設置鍵可以對變頻器的頻率進行設置，按方式鍵可以對工作方式進行設置，按運行鍵電動機開始運行,按停/復鍵電動機停止,按加,減鍵可以對設定的參數(shù)加,減.通過微型計算機與單片機之間連接的開關就可以控制整個變頻器的開關. 在使用變頻器時,需要對其功能,參數(shù)進行設置,具體設置如下:F100: 用戶密碼, 通常為0 F113: 數(shù)字設定頻率,變頻器頻率設定方式為"數(shù)字頻率設定&qu

12、ot;，通過該功能碼預設頻率，通過鍵盤“加，減”端子調(diào)節(jié)該頻率。 F131：顯示內(nèi)容，設置范圍1-127 F200：運行控制，設置范圍，0：鍵盤控制/485通訊控制。1，端子控制。 2，上位機控制。 F207：鍵盤方向給定，設置范圍：0，正向 1，反向 （在鍵盤控制方式（F200=0）下，給定電動機運轉(zhuǎn)方向。）F111：上限頻率，表示變頻器運行的最高頻率。F900：485通訊口功能選擇。 0：上位機。 1：485通訊控制盒 在使用變頻器時應注意，變頻器使用的是RS485串口通訊，而微型機計算機使用的卻是RS232串口，所以將微型計算機與變頻器連接時，需要一個可以進行轉(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標準支持半雙工通訊，也就是用兩跟線來進行數(shù)據(jù)發(fā)送和接受。 特性介紹：1）自動內(nèi)部RS-485總線管理 2）RS-485無需外部的控制信號3）RS-485數(shù)據(jù)線上的瞬太干抑制 4）1000DV隔離保護5）傳輸速率達115.Kbps 6）1.2公里長的網(wǎng)絡連接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Ｗo9）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設備相連，同時需要連接設備屬性置DTE/DCE開關，設備為DTE時開關置于DTE側(cè)，為DCE時置于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總線與下位設備之間，并從下位設備提供12伏電壓 注意事項：1）信號線極性的正負不要接錯，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）設置地址時注意地址不要重復，（在同一波

15、特率時）四、總結(jié)為時一個多月的畢業(yè)設計實踐即將結(jié)束，通過這一個多月的實習，對我來說，無論從各個方面都受益匪淺。我們畢業(yè)設計的題目是：“主從式電機控制系統(tǒng)”，在王老師的帶領下，在鄧教授的循循教導下，在同組同學的共同努力下，我們順利完成了我們的課題。主從式電機控制系統(tǒng)分為電動機控制部分，單片機控制部分，和上位機控制部分三個部分。電動機控制部分即為低壓電器控制部分，單片機控制部分包括運行指示和報警系統(tǒng)兩大部分，上位機即用微型計算機控制部分，同時，在這一部分我們還學會使用變頻器，學會通過變頻器控制電動機工作。通過實習不僅豐富了我們的知識，而且鍛煉了實際動手能力，為我們的畢業(yè)畫了一個圓滿的句號。五、附錄

16、表一如下示：序號代號名稱數(shù)量用途11C-3C交流接觸器3個啟動控制電動機21TH-3TH熱繼電器3個啟動控制電動機31F1-4F1保險絲10個保護電路4CW轉(zhuǎn)換開關1個進行手動與自動轉(zhuǎn)換5M1-M3電動機3個帶動皮帶運轉(zhuǎn)6V電壓表1個提供電壓7L1-L3運行指示燈3個檢測電動機是否正常運行8K開關1個控制整個電路的開關表二如下示：顯示數(shù)字共陰順序小數(shù)點暗共陽順序小數(shù)點暗DP g d c b a16進制A b c d e f g dP16進制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