電氣專業(yè)生產(chǎn)實習報告及電機控制-DSP課程設計實驗報告

自動化學院生產(chǎn)實習報告學院自動化學院專業(yè)電氣工程與自動化班級學號學生姓名指導教師學期完成日期生產(chǎn)實習的目的：通過生產(chǎn)實習使學生獲得基本生產(chǎn)的感性知識，理論聯(lián)系實際，擴大知識面，培養(yǎng)從事專業(yè)技術工作及管理工作所必須的各種基本技能和實踐動手能力。同時專業(yè)實習又是鍛煉和培養(yǎng)學生業(yè)務能力及素質(zhì)的重要渠道，培養(yǎng)吃苦耐勞的精神，也是接觸社會、了解產(chǎn)業(yè)狀況的途徑，了解本專業(yè)業(yè)務范圍內(nèi)的現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)組織形式、管理方式、工藝過程及工藝技術方法。參觀與本專業(yè)相關的企業(yè)，初步了解企業(yè)管理的基本方法和技能，以及在生產(chǎn)現(xiàn)場將本專業(yè)的知識結合起來，增加感性認識。體驗企業(yè)工作的內(nèi)容和方法。這些實際知識，對我們學習后面的課程乃至以后的工作，都是十分必要的基礎。培養(yǎng)學生熱愛勞動、不怕苦、不怕累的工作作風。培養(yǎng)合理的勞動觀點和工程觀點。生產(chǎn)實習的時間、地點：（一）11月6日（星期四）上午：9：00實習地點：三花集團（二）11月6日（星期四）下午13：00實習地點：哇哈哈集團（三）11月13日（星期四）下午12：45實習地點：杭州杭聯(lián)熱電有限公司生產(chǎn)實習的過程與內(nèi)容：實習地點：三花集團三花集團是以制冷空調(diào)元器件產(chǎn)業(yè)、汽車零部件產(chǎn)業(yè)、房地產(chǎn)產(chǎn)業(yè)三大產(chǎn)業(yè)并進的產(chǎn)業(yè)格局。三花制冷空調(diào)元器件產(chǎn)業(yè)是三花控股集團的基礎和龍頭產(chǎn)業(yè)，目前已形成家用空調(diào)、家用冰箱及冷凍冷藏等系列產(chǎn)品，其中四通換向閥、截止閥通過十幾年的研制開發(fā)，銷售位居全球第一?！爸评淇照{(diào)部件王國”的雛形已基本形成。汽車零部件產(chǎn)業(yè)在綜合了國家政策、地理優(yōu)勢、市場行情和專業(yè)人才等因素下整體規(guī)劃，先后與一汽、東風、金杯等汽車行業(yè)的龍頭企業(yè)聯(lián)合投資，目前已基本形成產(chǎn)業(yè)化構架，汽車輪轂、汽車車橋、緩速器、各類電阻器等汽車主要零部件已投放市場，目前已進入正常的經(jīng)營，初見效益。我們參觀了地點位于下沙經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)的三花集團的子公司，主要生產(chǎn)四通換向閥，膨脹閥等汽車零部件。在實習期間，我們參觀了公司的產(chǎn)品展覽大廳，了解了公司歷年生產(chǎn)的產(chǎn)品和整個集團公司的構造和發(fā)展歷程。隨后進入汽車零部件生產(chǎn)車間，看到了膨脹閥的全部生產(chǎn)過程，利用先進的數(shù)控機床形成了現(xiàn)代化的流水線作業(yè)，工人操作井井有條，這個生產(chǎn)過程效率高，產(chǎn)品技術含量很高，這個產(chǎn)品獲得四十多項專利技術。最后我們隨著公司負責人來到會議室，一起交流互動，同學們詳細詢問了公司的發(fā)展歷程，公司前景以及發(fā)展過程中所遇到的難題，特別是在世界金融危機的大環(huán)境下，汽車行業(yè)不景氣，公司的應對方法就是走高科技路線，抓住汽車制冷中的核心產(chǎn)品的發(fā)展路線。實習地點：娃哈哈集團杭州娃哈哈集團有限公司創(chuàng)建于1987年，目前為中國最大的食品飲料生產(chǎn)企業(yè)，全球第五大飲料生產(chǎn)企業(yè)，在全國27個省市建有100余家合資控股、參股公司，在全國除臺灣外的所有省、自治區(qū)、直轄市均建立了銷售分支機構，擁有員工2萬余名，總資產(chǎn)達178億元。主要從事食品飲料的開發(fā)、生產(chǎn)和銷售，主要生產(chǎn)含乳飲料、瓶裝水、碳酸飲料、茶飲料、果汁飲料、罐頭食品、醫(yī)藥保健品、休閑食品等八大類近100個品種的產(chǎn)品。在娃哈哈集團實習期間，我們首先在公司負責人來到公司會議室，觀看了企業(yè)的紀錄片，了解了公司的發(fā)展歷程。隨后參觀了飲料生產(chǎn)的車間，參觀了飲料瓶的制造過程，機械自動化程度很高，而且效率很高。在飲料灌裝及配送車間外，我們觀看了飲料灌裝及配送的全過程，在高速傳送帶的傳送中進行的，在傳送過程中經(jīng)過灌裝機，包裝機，消毒機等設備后最終生產(chǎn)出成品，從產(chǎn)品的生產(chǎn)、消毒和檢驗的全過程全是機械自動化操作。當然在生成過程中也有精密的監(jiān)控系統(tǒng)，可在產(chǎn)品出現(xiàn)問題和生產(chǎn)出現(xiàn)故障時作出迅速反應。最后我們參觀了公司的模具生產(chǎn)車間，車間內(nèi)全部是高精密的數(shù)控機床操作，生產(chǎn)效率很高，在這里設計和生產(chǎn)飲料瓶的模具，形成了產(chǎn)品設計，模具開發(fā)生產(chǎn)，飲料瓶生產(chǎn)，飲料灌裝生產(chǎn)的生產(chǎn)流程，自主開發(fā)生產(chǎn)飲料生產(chǎn)的全部產(chǎn)品的局面。實習地點：杭州杭聯(lián)熱電有限公司杭州杭聯(lián)熱電有限公司是國家1980年下達的十聯(lián)片供熱工程項目之一，也是浙江省最早建設的集中供熱、熱電聯(lián)產(chǎn)的節(jié)能企業(yè)。自1984年一爐一機投產(chǎn)至1991年發(fā)展到三爐三機規(guī)模，年供熱417萬吉焦，發(fā)電1.7億千瓦小時，小時最大供汽量已達279噸。杭州熱電廠以供熱為主，同時發(fā)電，投產(chǎn)后發(fā)揮了集中供熱的優(yōu)越性。在電廠參觀實習期間，我們參觀了電廠的1號和2號鍋爐，渦輪發(fā)電機的控制室，這里的主要作用是對鍋爐以及渦輪發(fā)電機的運行進行實時監(jiān)控，如果發(fā)生緊急情況可以從控制室得到警報并進行調(diào)控，以及現(xiàn)場操作。然后我們參觀了電廠主控樓，對整個電廠對外的供電線路進行監(jiān)控和調(diào)試，在這里與我們的專業(yè)知識緊密相關，特別是我們所學的供電技術這門專業(yè)課，我們了解了電廠的接線方式，發(fā)電機組的運行情況，電廠對外輸送電力的線路，在整個控制室內(nèi)，全是微機控制，很是方便快捷，對電廠發(fā)電機組運行和輸送配電線路運行過程進行監(jiān)控。最后我們來到電廠的電氣控制室，了解了電廠的運行方式和電氣控制方式，對我們這些電氣工程專業(yè)的學生來說，電氣控制室的參觀對我們的專業(yè)知識的感官認識有很大的幫助。生產(chǎn)實習的心得體會：通過這次生產(chǎn)實習，讓我對企業(yè)管理和產(chǎn)品生產(chǎn)過程有了直觀的了解，對現(xiàn)代企業(yè)高效的流水線作業(yè)和科技含量高的生產(chǎn)過程的參觀，使我的專業(yè)知識更加系統(tǒng)化，尤其是杭州杭聯(lián)熱電廠的參觀實習，更是獲益良多，在整個發(fā)電和供電的具體過程環(huán)節(jié)中，供電技術、電氣工程等專業(yè)知識理解更加透徹。對于自身專業(yè)業(yè)務范圍內(nèi)的現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)組織形式、管理方式、工藝過程及工藝技術方法有了切實印象。感受到工業(yè)自動化以及電氣自動化技術的生產(chǎn)實踐中，自己的專業(yè)知識還是很欠缺，把書本中的理論知識與生產(chǎn)中的實際環(huán)節(jié)做結合的同時，自身的專業(yè)業(yè)務素質(zhì)有待提高。對自己所從事的專業(yè)有了更加直觀的認識，在今后的學習與工作過程中，積累經(jīng)驗，提高自己的研究問題、分析問題和解決問題的能力。生產(chǎn)實習考核表指導教師對學生生產(chǎn)實習的評語：生產(chǎn)實習成績（優(yōu)、良、中、及格、不及格）：指導教師（簽名）年月日目錄一．實驗設備……………3二．課程設計要求………3三．課程設計思路………3四．實驗接線……………5五．相關代碼的詳細說明………………6六．設計總結……………9一．實驗設備1．PC機一臺，操作系統(tǒng)為WindowsXP(或Windows98、Windows2000)，安裝了ccs3.1；2．TI2000系列的TMS320F2812eZdsp開發(fā)板一塊；3．擴展實驗箱一臺；4．示波器一臺；5．直流電機及其驅(qū)動箱一套。二．課程設計要求 課程設計中使用的直流電機（THBLD-1型力矩電機控制）驅(qū)動有兩種方式，可以使用其自帶的驅(qū)動箱，也可以使用擴展實驗箱中的驅(qū)動電路，因此可任選一種方式完成課程設計，具體要求： 方式一（使用電機自帶的驅(qū)動箱）：利用DSP的事件管理器產(chǎn)生一路PWM接入驅(qū)動箱，控制電機；利用按鍵檢測控制電機，一個按鍵控制電機正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)（按鍵一次改變電機轉(zhuǎn)向），另一個按鍵控制電機轉(zhuǎn)速（三級調(diào)速，按鍵一次改變一次速度）；利用QEP采樣電路檢測電機轉(zhuǎn)速；數(shù)碼管顯示電機當前轉(zhuǎn)速。方式二（使用實驗箱上的驅(qū)動電路）理解直流電機雙極性驅(qū)動電路的原理，利用事件管理器產(chǎn)生正確的PWM控制波形，實現(xiàn)電機開環(huán)控制；利用按鍵檢測控制電機，一個按鍵控制電機正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)（按鍵一次改變電機轉(zhuǎn)向），另一個按鍵控制電機轉(zhuǎn)速（三級調(diào)速，按鍵一次改變一次速度）；利用QEP采樣電路檢測電機轉(zhuǎn)速；數(shù)碼管顯示電機當前轉(zhuǎn)速。三．課程設計思路 在本課程設計中，我們采用了直流電機（THBLD-1型力矩電機控制）驅(qū)動的第一種方式——使用電機自帶的驅(qū)動箱驅(qū)動的方式。實驗思路如下：利用DSP的事件管理器產(chǎn)生一路PWM接入驅(qū)動箱，控制電機。TMS320F2812處理器包含EVA和EVB2個事件管理器，每個事件管理器包含通用定時器（GP）、比較器、PWM單元、捕獲單元以及正交編碼脈沖電路（QEP）。PWM單元主要應用于產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號控制數(shù)字電機。在本課程設計中，我們使用了事件管理器EVA的通用定時器1來產(chǎn)生一路PWM信號——PWM1，來控制電機。與通用定時器1相關的寄存器有GPTCONA（通用定時器全局控制寄存器）、T1PR（通用定時器周期寄存器）、T1CMPR（通用定時器比較寄存器）、T1CON（通用定時器控制寄存器）、T1CNT（通用定時器計數(shù)寄存器）。與比較單元相關的寄存器有COMCONA（比較控制寄存器）、ACTRA（比較操作控制寄存器）、DBTCONA（死區(qū)定時器控制寄存器）、CMPR1（比較寄存器）。通過上一次的實驗，我們知道，當CMPR1=0x8000時，PWM1輸出占空比為50%的方波，接入電機，電機不轉(zhuǎn)；當CMPR1>0x8000時，PWM1輸出占空比大于50%的矩形波，電機往一個方向轉(zhuǎn)動,且CMPR1值越大，占空比越大，電機轉(zhuǎn)動越快；當CMPR1<0x8000時，PWM1輸出占空比小于50%的矩形波，電機往另一個方向轉(zhuǎn)動，CMPR1值越小，占空比越小，電機轉(zhuǎn)動越快。相關設置見代碼及注釋部分。利用按鍵檢測控制電機，一個按鍵控制電機正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)（按鍵一次改變電機轉(zhuǎn)向），另一個按鍵控制電機轉(zhuǎn)速（三級調(diào)速，按鍵一次改變一次速度）。TMS320F2812芯片提供了56個多功能引腳（分為A~G一共8組），當引腳工作在數(shù)字量I/O模式時，可以通過方向控制寄存器（GPxDIP）控制數(shù)字量I/O的方向。在課程設計中，我們使用了GPIOB來采樣按鍵信號。根據(jù)課程設計要求，我們需要用到兩個口，但是考慮到電機的安全起動，我們多采用了一個按鍵作為電機的電源信號，以防電機一上電就起動，保證了電機的安全起動。采用GPIOB2作為電源輸入信號，GPIOB2=1時，電機停轉(zhuǎn)；GPIOB2=1時，電機轉(zhuǎn)動。采用GPIOB3作為電機轉(zhuǎn)動方向控制信號，每按一次與其相連的按鍵，電機轉(zhuǎn)動方向改變一次。采用GPIOB4作為電機轉(zhuǎn)速控制信號，并設置變量realspeedlevel對其模三取余，根據(jù)realspeedlevel的值改變CMPR1值的大小，實現(xiàn)三級調(diào)速。GPIOB2=1時，電機停轉(zhuǎn)；GPIOB2=1時，電機轉(zhuǎn)動。當電機正轉(zhuǎn)時，若realspeedlevel=0，CMPR1=0x8000，電機停轉(zhuǎn)；若realspeedlevel=1，CMPR1=0x5000，電機一級加速；若realspeedlevel=2，CMPR1=0x2000，電機二級加速。當電機反轉(zhuǎn)時，若realspeedlevel=0，CMPR1=0x8000，電機停轉(zhuǎn)；若realspeedlevel=1，CMPR1=0xB000，電機一級加速；若realspeedlevel=2，CMPR1=0xE000，電機二級加速?？紤]到用戶隨時都有可能按鍵，我們將按鍵的讀取工作放在主程序中，以便隨時響應用戶需求。相關設置見代碼及注釋部分。利用QEP采樣電路檢測電機轉(zhuǎn)速。QEP采樣電路也需要用到事件管理器。EVA通用定時器GP2設置為QEP模式、方向加減計數(shù)，則GP2以QEP脈沖作為時鐘，設置計數(shù)初值M（如0x000f），使能周期中斷；EVB通用定時器GP3作為定時器，計數(shù)初值設為x(如0xffff)，設置溢出中斷，計算定時器溢出次數(shù)n，用于計算產(chǎn)生QEP產(chǎn)生M個脈沖所需要的時間T，通用定時器默認時鐘為75MHz。由于電機每轉(zhuǎn)一圈，QEP可檢測到4096個邊沿，所以產(chǎn)生M個QEP脈沖的電機實際轉(zhuǎn)動圈數(shù)為R=M/4096。GP3的計數(shù)值除以計數(shù)頻率為計時時間，所以時間T=（n*x+T3CNT）/75M，單位為秒。所以電機轉(zhuǎn)速S=60*R/T（單位：轉(zhuǎn)/分鐘） 在QEP部分，我們采用了中斷的方式，設置見代碼和注釋部分。數(shù)碼管顯示電機當前轉(zhuǎn)速。數(shù)碼管顯示部分也需要用到GPIO的相關寄存器。我們用數(shù)碼管4、5、6、7分別顯示測得的速度值。為了判斷按鍵是否正確讀入，用數(shù)碼管1、2、3分別顯示三個按鍵對應變量的值。實驗裝置中數(shù)碼管通過MAX7219芯片來驅(qū)動，MAX7219芯片是串行輸入的數(shù)碼管驅(qū)動器，實驗擴展箱中的接線見圖1。圖1.MAX7219接線圖DIG0~DIG7分別接數(shù)碼管的片選，SEGA~SEGG分別接數(shù)碼管的段碼，三個控制輸入分別為DIN接GPIOF0，LOAD接GPIOF1，CLK接GPIOF2。通過設置GPIOF的相關寄存器，將其設置為輸出模式。四．實驗接線電機部分接線電機驅(qū)動箱L1、L2為電機驅(qū)動信號，U+、U-為電機編碼盤電源（5V電源供電），A、B為編碼器輸出信號。圖2.電機及其驅(qū)動箱簡易接線圖編碼器接線U-接實驗箱上電源端GND，U+接+5V，A、B接QEP\CAP插座的Q1、Q2。按鍵部分4個按鍵分別接到GPIOB2~GPIOB5口，如圖3所示。按下時端口數(shù)值為0，未按下時端口數(shù)值為1。圖3.按鍵電路此外，在實驗中需要注意，為安全起見，應先不接電機，用示波器測量不同按鍵下的PWM1的輸出波形，如果輸出波形正確，則接入電機，通過按鍵對電機進行控制。五．相關代碼的詳細說明PWM產(chǎn)生部分EvaRegs.T1PR=0xFFFF;//Timer1周期寄存器EvaRegs.T1CMPR=0x3C00;//Timer1比較寄存器EvaRegs.T1CNT=0x0000;//Timer1計數(shù)寄存器EvaRegs.T1CON.all=0x1042;//設定的計數(shù)模式為連續(xù)遞增計數(shù)EvaRegs.CMPR1=0x0C00;//使能PWM1-PWM6EvaRegs.ACTRA.all=0x0666;//PWM1、PWM3、PWM5高有效，PWM2、PWM4、PWM6低有效EvaRegs.DBTCONA.all=0x0000;EvaRegs.COMCONA.all=0xA600;QEP編碼測速部分EVA通用定時器2初始化部分EvaRegs.GPTCONA.all=0;//設置GPtimer2為0x0200;EvaRegs.T2PR=M1;//設置脈沖計數(shù)個數(shù) EvaRegs.T2CNT=0x0000;//計數(shù)初值為0EvaRegs.T2CON.all=0x1870;//方向加減計數(shù)，QEP作為時鐘源，使能定時器EvaRegs.CAPFIFOA.all=0x0000;//清捕捉狀態(tài)標志EvaRegs.CAPCONA.all=0x0000;//允許QEP，禁止CAP1,2EvaRegs.EVAIMRB.bit.T2PINT=1;//使能周期中斷EvaRegs.EVAIFRB.bit.T2PINT=1;//中斷標志位復位EVB通用定時器3初始化部分EvbRegs.GPTCONB.all=0;//設置timer3為0x0200;EvbRegs.T3PR=0xFFFF;//設置timer3周期寄存器EvbRegs.T3CNT=0x0000;EvbRegs.T3CON.all=0x1040;EvbRegs.EVBIMRA.bit.T3PINT=1;//使能time3中斷位EvbRegs.EVBIFRA.bit.T3PINT=1;中斷溢出服務子程序PieVectTable.T3PINT=&evb_timer3_isr;interruptvoidevb_timer3_isr(void){Timer3InterruptCount++;EvbRegs.EVBIMRA.bit.T3PINT=1;EvbRegs.EVBIFRA.all=BIT7;PieCtrlRegs.PIEACK.all=PIEACK_GROUP4;//響應中斷并接受更多中斷}速度計算中斷服務子程序PieVectTable.T2PINT=&Qep_isr;interruptvoidQep_isr(void){Uint32Count=0;M2=EvbRegs.T3CNT+Timer3InterruptCount*65536;Count=M1;Count++;//Count=128;Speed=Count*75*10000*5/M2/4;S=60*R/（（n*x+T3CNT）/75MTimer3InterruptCount=0;EvbRegs.T3CNT=0;QEPInterruptCount++;//使能更多中斷EvaRegs.EVAIMRB.bit.T2PINT=1;EvaRegs.EVAIFRB.all=BIT0;PieCtrlRegs.PIEACK.all=PIEACK_GROUP3;}按鍵讀取部分 GpioMuxRegs.GPBDIR.bit.GPIOB2=0;//設置GPIOB2、3、4為輸入模式GpioMuxRegs.GPBDIR.bit.GPIOB3=0;GpioMuxRegs.GPBDIR.bit.GPIOB4=0;利用按鍵值進行控制部分temppowervalue=powervalue;powervalue=GpioDataRegs.GPBDAT.bit.GPIOB2;//通過GPIOB2控制電機電源if(temppowervalue!=powervalue) N1++;realpowervalue=N1/2%2;//realpowervalue根據(jù)用戶按鍵進行改變tempdirectionvalue=directionvalue;directionvalue=GpioDataRegs.GPBDAT.bit.GPIOB3;//通過GPIOB3控制電機轉(zhuǎn)向if(tempdirectionvalue!=directionvalue){ N=0; N2++;}realdirectionvalue=N2/2%2;//realdirectionvalue根據(jù)用戶按鍵進行改變tempspeedlevelvalue=speedlevelvalue;speedlevelvalue=GpioDataRegs.GPBDAT.bit.GPIOB4;//通過GPIOB4控制電機轉(zhuǎn)速if(tempspeedlevelvalue!=speedlevelvalue) N++;realspeedlevel=N/2%3;//realspeedlevel對N模3取余實現(xiàn)三級調(diào)速if(realpowervalue) EvaRegs.CMPR1=0x8000;else{ if(realdirectionvalue)//realdirectionvalue=1，電機往一個方向轉(zhuǎn) { switch(realspeedlevel) { case0:{ EvaRegs.CMPR1=0x8000;//realspeedlevel=0,電機停轉(zhuǎn)break; } case1:{ EvaRegs.CMPR1=0x5000;//realspeedlevel=1,電機一級加速break; } case2:{ EvaRegs.CMPR1=0x2000;//realspeedlevel=2,電機二級加速break; } } } else//realdirectionvalue=1，電機往另一個方向轉(zhuǎn) { switch(realspeedlevel) { case0:{ EvaRegs.CMPR1=0x8000;//realspeedlevel=0,電機停轉(zhuǎn)break; } case1:{ EvaRegs.CMPR1=0xB000;//realspeedlevel=1,電機一級加速break; } case2:{ EvaRegs.CMPR1=0xE000;//realspeedlevel=2,電機二級加速break; } } }}數(shù)碼管部分GpioMuxRegs.GPFMUX.bit.SPICLKA_GPIOF2=0;GpioMuxRegs.GPFMUX.bit.SPISIMOA_GPIOF0=0;GpioMuxRegs.GPFMUX.bit.SPISTEA_GPIOF3=0;WriteWord(Digit1,realspeedlevel);WriteWord(Digit2,realdirectionvalue);WriteWord(Digit3,realpowervalue);WriteWord(Digit4,Speed%10);WriteWord(Digit5,Speed/10%10);WriteWord(Digit6,Speed/100%10);WriteWord(Digit7,Speed/1000%10);六．設計總結