杂质泵厂家
免费服务热线

Free service

hotline

010-00000000
杂质泵厂家
热门搜索:
产品介绍
当前位置:首页 > 产品介绍

当ARM嵌入式控制器在印染设备监控中的应用

发布时间:2021-09-11 04:40:43 阅读: 来源:杂质泵厂家
当ARM嵌入式控制器在印染设备监控中的应用

ARM嵌入式控制器在印染设备监控中的应用

摘要:针对拉幅热定型机,设计一种基于485总线的分布式监控系统。用ARM嵌入式控制器实现主、从电机的同步运行和烘房温度的控制;在PC机上用VB6.0设计转速和温度的监控画面;实现ARM、变频器和PC机之间的数据通信。结果表明,该系统实现简单,通信可靠,移植性强,在印染设备监控中具有很强的推广性。

关键词:嵌入式;RS一485;印染设备;uClinux;监控

ARMEmbeddedControlleronComputerMonitoringAppliedinPrintingEquipment

FANYu zhang,LIWen-meng

(ZhongyuanInstituteofTechnology,Dep.Automation,Zhengzhou450007,China)

Abstract:Fortenteringandthermo fixingmachine,adistributedmonitoringsystembasedonthe485busisdesigned.WeachievethecontrolofthemasterandslaverACmotorsynchronizationandtemperatureofthedryingoven定变形测力bytheARMembeddedcontroller.WealsodesignthemonitoringpictureofthespeedandtemperatureonthehostPCwithVB6.0andachievethedatacommunicationofARMcontrollerandinverterwithPC.TheresultsshoWthatthesystemissimpleandcommunicationisreliable,anditcaneasilytransplantandstronglyexpandtomonitoringsystemsofprintingequipment.

Keywords:embedded;RS一485;printingequipment;uClinux;monitoring

1引言

随着工业自动化进程的推进和企业信息化程度的提高,利用远端智能模块和RS一485络构建监控工作分散、监控结果集中的分布式监控系统,由于投资费用低、结构简单、实现容易、通信距离长、抗噪声等优点,在工业控制中得到了广泛的应用。而微电子技术和自动控制技术的发展。以及计算机技术迅速向非计算机领域的渗透,特别是32位微处理器ARM在国内外的广泛应用,使数字化、络化和智能化控制,成为新一代印染控制设备的主要发展方向。

我们针对拉幅热定型机主、从电机的同步运行和烘房温度控制系统进行监控,实现了微机(PC机)与MICROMASTER440变频器的设站通讯,配合汉化下拉式菜单和画面显示,以及必要的操作提示,可完成对变频器参数的设定、运行参数的监测、运行数据和故障数据的采集。嵌入式控制器ARM除控制拉幅热定型机主、从电机的同步和烘房的温度外,还通过RS一485络,将主、从电机的转速和烘房温度数据,传送给上位机画面实时显示。

2系统的总体设计

图1为系统的总体框图。

ARM控制器通过两路光电脉冲发生器PG1和PG2,同时采集拉幅热定型机的主、从电机M1和M2的转速,经计算后求出两电机的转速偏差,再经过智能算法,输出控制量,调整从动机的转速,使之跟随主动机。由于是变频器驱动,控制量要转换为频率的变化量。ARM控制器按确定的数据结构,把控制量送给PC机,PC机通过485接口与变频器通讯,调节变频器2输出频率,从而控制从动机M2的转速,使之与主电机同步运行。

ARM控制器还通过温度检测控制电路,采集烘房温度,经过适合的算法,对烘房温度进行控制。这里重点介绍PC机与变频器和嵌入式控制器的RS一485接口设计。整个系统采用RS一485总线标准进行数据传输。PC机采用研华的MOX ACP一132UL卡,它是专为工业通讯环境设计的RS一422/485二串口卡,它支持2个独立的RS一422或RS一485串口,在一对多点应用环境中,每个串口最多可控制32个设备。每块卡采用自动数据流向控制ADDC(AutomaticDataDirectionCon tro1)功能,无需额外的编程,即可轻松管理RS一485半双工通讯串口数据的传送和接收。变频器采用西门子的MM440,它有统一开放的USS通信协议,可方便的与PC机进行通信,并可以在运行中改变变频器的运行参数。

系统运行前,首先在PC机上设定变频器的内部参数,电机的转速和温度的额定值;同时开启控制器ARM,进行数据采集和运算控制。通过485总线,PC机可对主传动系统的主、从电机同步和烘房温度的控制进行实时监测。图1仅针对拉幅热定型机的同步系统,所以只用了一个ARM控制器,如果需要扩展到多单元的同步控制,增加被监控的单元和控制量,可利用485接口,方便地接人多个ARM控制器。

3上位机和变频器

PC机与变频器的通信采用USS协议。该协议由SIEMENSAG定义,主要以RS一485总线方式将多台西门子公司生产的变频器、直流调速器或PLC等终端设备与工业控制计算机相连,实现远程监控。USS协议是开放的,所以为用户开发自己的基于该协议的软件产品提供了可行性。这样不仅有利于降低开发成本,而且能充分满足特定项目的需要,方便日常的工控络维护。

USS协议支持多点联接,支持主一从存取方式,用于单主站系统,最多可链接32个站。USS协议支持可变和固定报文长度,报文格式简单,通信字符格式为:1位起始位、1位停止位、1位校验位、8位数据位,波特率最高可达18715Kbps。

图2为变频器MM440的通信报文结构,对报文的具体字符含义不做过GB15831⑵006《钢管脚手架扣件》多解释,详见文献[1],强调一点MM440支持BiCo(二进制互联连接)技术,用户可更方便的对它进行参数的控制。

在变频器与PC机进行485通信前,对于MM440的参数设置至关重要。首先将所有参数复位到出厂设置:

P0010(调试参数过滤器):30

表示为工厂的设定值;

P970(工厂复位)=1

表示所有参数都复位到它们的缺省值;

设置参数:P0700(选择命令源)=5,

表示C0M链路的USS设置;

PIO00(频率设定值的选择)=5,

表示可通过USS对变频器进行控制;

P2010(USS波特率)=6,

表示通信波特率选9600;

P2011(USS地址号)等于1,

表示变频器1的地址为1;

P2009(USS规格化)等于1,

表示数值是以绝对十进制数的形式发送[即4000(十进制)(=0FA0hex)等于40.00Hz];

P2012(USS协议的PZD(过程数据)长度):2,

表示PZD传输的是控制字和设定值,共2个;

P1013(USS协议的PKW长度)=4,

表示用4个字节读写各个参数的数值;

P2014(USS的停止传输时间(ms))=X,

表示允许用户设定一个时间X,在经过这个时间以后,如果USS通道接收不到报文,就将产生故障信号F07O。

上位机和变频器通信采用VB6.0编程[2],程序编制上采用事件驱动的通信方式。串口每接收16个字符便激活一个OnComm()事件,在On Comm()消息处理函数中,加入相应的处理代码,实现对变频器参数的修改[3]。

4上位机和ARM

嵌入式控制器采用三星公司的32位微处理器S3C44B0,芯片的内核是16/32位ARM7TDMI精简指令结构处理器,是一种低功耗,通用微处理器内核,特别适合于对价格比较敏感产品的设计[4]。S3C44B0芯片除了微处理器吸引了必可成、雷冠等1批聚乳酸制品生产企业落户内核外,在芯片中还集成了许多外围设备,如8通道10位ADC,1个I2C BUS控制器,LCD控制器,2通道UART。最重要的是它可以移植操作系统uClinux进行管理。uClinux是一个优秀的嵌入式操作系统,它很适合那些没有MMU(MemoryManagementUnit)的处理器。没有MMU的处理器在嵌入式领域中应用相当普遍。针对uClinux内核的二进制代码和源代码都经过重新编写,以紧缩和裁剪基本的代码。这就使uClinux和标准Linux2.0内核相比非常小,但它仍然保持了Linux操作系统主要优点。

本系统中,我们用带uClinux操作系统的S3C44BOX控制器,用它自带的一路10位ADC,方便的对拉幅热定型机的烘房温度进行较高精度的数据采集;通过I2C总线和外围计数芯片实现两路电机转速的采集。一个UART用作485总线接口,与PC机通信;一个LCD控制器直接接3.5寸的STN液晶器,方便观察。由于uClinux本身已经做好络的移植,本系统采用络芯片RTL8019AS把嵌入式接入以太,用户可以通过浏览器访问该控制系统的运行数据,实现对系统的远程监控[5]。

在拉幅热定型机中,作为主传动,带动布铗的主、从电机的线速度同步,是保证加工质量的关键,控制算法通常在PC机中完成,由于本系统采用32位微处理器,所以完全可以在作为下位机的ARM控制器中完成。PC机仅用于监测和变频器通信,大大减轻了负担。而且S3C44B0具有很好的移植性,可以作为模块方便的挂在485总线上。嵌入式控制器S3C44B0和PC机之间,我们定义了下面的收发协议,如图3所示。其中命令包括复位命令和发送命令,若接收方在约定时间内未收到发送命令帧,则发送复位帧,双方回到通信程序的开始,清空缓冲区,然后重新同步,具体流程如图4所示。

以下为ARM控制器发送数据的主程序流程:

while(1){//主循环

if(recv_cmd( type)==0)//CRC校验发生帧错误

continue;

switch(type){

case_ADDR://是本机地址

send_ack(_OK,0,dbuf);//发送应答信息

break;

case_GETDATA_://是发送命令帧

len=strlen(dbuf);

send_data(_DATA,len,dbuf);//发送采集数据信息

case_RESET://是复位帧

break;

default:

break;//偷令类型错误,丢弃当前帧后返回

5实验结果

PC机采用VB6.0做上位机监控画面,使用其Activex控件一MSComm,方便地实现了和多台变频器及嵌入式控制器的通信。为了使软件更友好,采用了多文档(MDI)Windows界面,支持下拉菜单,弹出式窗口,最大限度地方便了用户的操作。软件主要由以下几大模块组成,即:用户登陆模块,实时监控模块、参数设定模块,历史数据查询模块和文件管理模块。图5为实时监控模块,它的三块仪表可以显示两台主、从电机的转速和烘房的温度,当温度超过或低于设定值时,烘房温度报警指示灯会点亮红色,并发出报警声。同样,当主、从电机转速之差超过规定偏差的2%时,相应的报警指示灯也会点亮红色,并发出报警声。中间17个指示灯组成光柱,可以直观地显示主、从电机转速的正负偏差。当偏差为零时,中间的绿灯亮;有偏差时,两边的黄灯亮,偏差量越大,黄灯亮得越多,光柱越长;偏差超限时,位于光柱左、右两端的红灯亮,表示主、从电机的转速失去同步,发出报警停车信号,这种设计使人机界面更加友好。

6结束语

在本系统中,ARM控制器实现了对拉幅热定型机主、从电机的同步控制和烘房温度的实时控制,PC机实现了对电机转速和温度的监控。对于像这样具有多控制任务的系统,选用ARM嵌入式控制器,显示了它在控制和通信上的优越性。虽然本系统是针对拉幅热定型机设计的,但是由于485总线的节点可以扩展到32个,变频器和控制器均可进一步扩展。而且低成本,低功耗,高性能的ARM控制器是在uClinux环境下开发的,其本身的移植性强,加上PC机配置页面的灵活性,更适合移植到其他印染设备的控制系统中,在其它工业现场的自动监控中也具有很强的推广价值。

参考文献

[1]MIcROMAsTER440通用型变频器使用大全[S].

[2]范逸之,陈立元.V今后isualBasic与RS一232串行通信控制(最新版)[M].北京:清华大学出版社,2002.

[3]陈立定.Windows98下单台PC与多台变频器的串行通信控制[J].微计算机信息,2001,(2).

[4]李岩,荣盘详.基于S3CA4BOX嵌入式uClinux系统原理及应用[M].北京:清华出版社,2005.

[5]李文蒙,范玉璋,陈晓雷.印染设备嵌入式同步控制远程监控的设计[J].中原工学院学报,2006,(1).

抚顺西服订制
抚顺西服订做
抚顺西服定制
抚顺西服定做