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一、工程機(jī)械中控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

1.控制器的工作原理

首先選擇ARM7系列的微處理器，再利用它自身的優(yōu)點(diǎn)（即功率消耗低、性能高）來(lái)提高系統(tǒng)的可操作性，在這一時(shí)期使用S3C4480X芯片，是由SAMSUNG公司推出的。其中型號(hào)為S3C44BOX的芯片被應(yīng)用在國(guó)內(nèi)許多大型的機(jī)械工程控制系統(tǒng)中，這一型號(hào)的芯片不但為工程節(jié)省了許多投入資金，而且還幫助提供適合機(jī)械控制的最大性能，對(duì)于它所集成的8KBCache作用非常強(qiáng)大，通過(guò)12C控制器、串口、A/D轉(zhuǎn)換接口、看門(mén)狗定時(shí)器等模塊來(lái)完成指令執(zhí)行任務(wù)，高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)的嵌入降低了設(shè)備耗電量。

2.硬軟件設(shè)計(jì)

（1）通信和調(diào)試接口通信和調(diào)試接口有很多種類型，其中主要以JTAG、RS-232類型的接口已經(jīng)開(kāi)始實(shí)現(xiàn)了信息的互通。并且RS-232c接口已經(jīng)被廣泛的使用在系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)中了，它能夠很快的處理一些數(shù)據(jù)內(nèi)容；另一種JTAG接口能夠完成在線編寫(xiě)程序的工作，并且同時(shí)還能夠處理系統(tǒng)的一些流程，最后USB接口的任務(wù)就能夠和移動(dòng)設(shè)備完成很好的對(duì)接，這樣測(cè)量速度就能夠自然的分到PWM輸出電路中。又因?yàn)樾酒琒3C44BOX中含有關(guān)于TTAG的全部的信息，所以它能夠很好的配合JTAG調(diào)試器操作的通信活動(dòng)。

（2）人機(jī)交互模塊人機(jī)交互模塊其實(shí)就是利用控制的方式指示XY軸坐標(biāo)值以及參數(shù)值等來(lái)完成信息的顯示功能，其中LCD液晶顯示器能夠?qū)崿F(xiàn)圖像和文字的呈現(xiàn)功能以外還可以滿足可理解性和可操作性的兩種要求，所以我們選擇了LCD液晶顯示器，對(duì)于液晶控制系統(tǒng)本身就已經(jīng)存在于S3C4480X芯片當(dāng)中，所以不僅降低了外圍設(shè)計(jì)的難度，而且對(duì)于大多數(shù)的顯示器和控制信號(hào)線只需要有連接的功能即可，所以用戶可以通過(guò)鍵盤(pán)把信息輸入到顯示器中。

（3）系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換方式在轉(zhuǎn)換信號(hào)中起到了最重要的作用，它使得那些抽象的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成了人們更容易理解的數(shù)字信號(hào)，而模擬傳感器只是將工程機(jī)械的電壓、溫度、油量、等等參數(shù)準(zhǔn)確的傳輸給操作人員。所以A/D轉(zhuǎn)換方式是一個(gè)具有多優(yōu)點(diǎn)的轉(zhuǎn)換方式，例如S3C44BOX芯片，該芯片附帶TA/D轉(zhuǎn)換方式，從而使得了該方式不僅能夠迅速的采集一些傳感器的相關(guān)信號(hào)，與此同時(shí)，還能夠在傳輸過(guò)程中對(duì)該相關(guān)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)處理。轉(zhuǎn)換工作就是在保持適宜輸出電壓最大值的同時(shí)，來(lái)放大電路、Vout引腳輸出來(lái)完成。

（4）電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制模塊在芯片中嵌入PWM會(huì)使使脈沖寬度調(diào)節(jié)得到最大限度的利用，并且我們會(huì)利用兩個(gè)交流伺服電機(jī)來(lái)提高工程控制系統(tǒng)的可行性還是為了更好地完成位置控制工作，其功能在電源模塊的引導(dǎo)下選擇具體配置，在多數(shù)情況下都是使用電壓為24V的蓄電池，但是為了滿足工程機(jī)械的運(yùn)行要求，所以在芯片供應(yīng)電壓多數(shù)為2.5V。

（5）操作系統(tǒng)的移植在軟件設(shè)計(jì)時(shí)常使用uC/OS-Ⅱ系統(tǒng)，然后使用代碼將這些系統(tǒng)移植到工程機(jī)械控制系統(tǒng)中去。第一，我們要解決常值問(wèn)題，這就需要用#define來(lái)處理，使得這些常值數(shù)據(jù)和編譯器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行契合，這是進(jìn)行函數(shù)編寫(xiě)的前提條件，然后再通過(guò)函數(shù)的流程來(lái)完成任務(wù)。移植的前提是必須要有相應(yīng)的數(shù)據(jù)硬件堆棧，從而保證代碼的進(jìn)入和退出都符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的要求。所以對(duì)應(yīng)的編譯器必須能夠及時(shí)有效的將代碼輸入進(jìn)去，而且定時(shí)中斷等工作也需要做好，這也是協(xié)議內(nèi)容之一。

二、工程機(jī)械的控制技術(shù)

1.嵌入式技術(shù)

現(xiàn)如今，伴隨著社會(huì)高速發(fā)展，信息技術(shù)也有很大的發(fā)展，導(dǎo)致了芯片的處理能力愈來(lái)愈強(qiáng)，但是價(jià)格卻處于下跌，所以整體性價(jià)比有很大的提高。控制器的CPU也慢慢的從16位技術(shù)轉(zhuǎn)向了32位/64位的嵌入式微控制器，例如MCU，Micro等等。同時(shí)，也出現(xiàn)了多核處理的概念，而且也必定成為以后的發(fā)展重心。多核體系結(jié)構(gòu)相對(duì)于單核的處理器具有很大的優(yōu)點(diǎn)以及效率，不僅能同時(shí)完成多任務(wù)的調(diào)度和設(shè)備資源的管理，還能夠同時(shí)完成數(shù)字的高度計(jì)算，而且處理的速度也很快，多核結(jié)構(gòu)之間進(jìn)行了分工協(xié)作，從而使得了該類控制器性能以及效率都有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。在32位/64位嵌入式處理器豐富的硬件資源基礎(chǔ)上，VxWorks、RT-Linux等嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持使得了各硬件資源的調(diào)度管理能力將大大提高。

2.高性能伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)

變頻調(diào)速在紡織機(jī)械行業(yè)中被廣泛采用，伺服技術(shù)即將是紡織機(jī)械的發(fā)展，也是多軸技術(shù)平臺(tái)的下一個(gè)步驟?？商崆翱匆?jiàn)的單錠（軸），對(duì)驅(qū)動(dòng)器將會(huì)有很大的需求，即低功耗的伺服驅(qū)動(dòng)器。紡織機(jī)械的需要，為實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)程序：依次調(diào)整伺服，變頻器的趨勢(shì)是一種必然的，但這種驅(qū)動(dòng)器是一個(gè)工作速度較為靈活的所控制，位置和轉(zhuǎn)矩的控制，及靈活的交換方式，可以設(shè)置，現(xiàn)場(chǎng)總線接口的完畢，通信任務(wù)及多軸一致控制器及高壓水平，表現(xiàn)出一個(gè)不一樣的總線，共享高功率整流，逆變器配套共享直流母線技術(shù)，在驅(qū)動(dòng)軸的條件下多個(gè)電源能量回饋效率增加，算術(shù)及邏輯的特定的控制是I/O功能和PLC完成的，以達(dá)到分散的現(xiàn)場(chǎng)控制模式，驅(qū)動(dòng)程序和低級(jí)別的能力的控制，以以成為所述驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)的額外提供的調(diào)試工具和豐富的軟件，選擇驅(qū)動(dòng)器是很重要的考慮因素指標(biāo)。所以，為了使電機(jī)及紡織機(jī)械往復(fù)伺服驅(qū)動(dòng)器快，具有不錯(cuò)的市場(chǎng)前景。

3.以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)成為主流

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是絕對(duì)是最令人興奮的現(xiàn)代工業(yè)控制技術(shù)的工程機(jī)械控制器與控制技術(shù)的發(fā)展。計(jì)算功率控制器快速打通過(guò)信息交換之間的瓶頸，顯著提高系統(tǒng)的可靠性的工業(yè)通信驅(qū)動(dòng)。隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，它是需要充分發(fā)揮高速通信功能，它來(lái)完成上位控制要求改變一些傳統(tǒng)的控制方法。賣方控制器和驅(qū)動(dòng)器都開(kāi)始適應(yīng)多種現(xiàn)場(chǎng)總線選項(xiàng)。合理的價(jià)格和可選的通信的開(kāi)放性是大多的客戶在選擇供應(yīng)商的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將成為發(fā)展的重點(diǎn)和主流技術(shù)。它是用來(lái)直接在器件層，從而在工業(yè)自動(dòng)化中的顯著變化，從技術(shù)角度來(lái)看，以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展尤其顯得廣泛而快速。

4.光纖遠(yuǎn)程診斷技術(shù)

為了保證我國(guó)的工程機(jī)械技術(shù)在世界上有一席之地，中國(guó)的一些紡織機(jī)械市場(chǎng)采用光纖遠(yuǎn)程診斷技術(shù)，在中國(guó)紡織企業(yè)在世界上是邁出了一大步。地理轉(zhuǎn)移的競(jìng)爭(zhēng)所帶來(lái)的新問(wèn)題及客戶要求的方式，為客戶提供快速的技術(shù)服務(wù)。人們進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷的問(wèn)題，即解決數(shù)字無(wú)線技術(shù)的基礎(chǔ)上，紡織機(jī)械或有線。

三、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，需要把工程機(jī)械設(shè)備優(yōu)化，提供先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和技術(shù)的發(fā)展相當(dāng)快的今天，數(shù)字化技術(shù)成為我國(guó)發(fā)展的主流，工程機(jī)械控制技術(shù)能夠給我們提供一個(gè)更高，更靈活的質(zhì)量生產(chǎn)要求。所以，加強(qiáng)工程機(jī)械的控制技術(shù)是我們努力的目標(biāo)。

作者：劉慶春?jiǎn)挝唬簼?jì)南金曰公路工程有限公司