畢業(yè)設計--主從式電機控制系統(tǒng)

1、<p>　　題目：主從式電機控制系統(tǒng)</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　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

2、勞動強度，而且還提高了勞動效率。</p><p>　　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制整個電路，上位機控制部分既微型計算機控制部分。 </p><p><b>　　一、電動機控制部分</b></p><p>　　電動機控制

3、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。</p><p>　　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

4、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。</p><p>　　在此次電動機控制系統(tǒng)中，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：</p><p>　　三相感應電動機型號：</p><p>　　型號：JW7134 功率：750W 轉(zhuǎn)速：1400 頻率：5

5、0HZ 電壓：380V 電流：2.05A</p><p><b>　　渦輪減速器：</b></p><p>　　模數(shù)：2 速比：59：1 功率：0.49千瓦</p><p>　　低壓電器控制部分材料明細表：(如表一示)</p><p><b>　　二、單片機控制部分&l

6、t;/b></p><p>　　一、單片機控制部分電路設計要求：</p><p>　　1）驅(qū)動三個繼電器（+12伏）</p><p>　　2）電動機運行的回饋信號（交流輔助端子，常開接點）</p><p>　　3）通過RS--232串口和主機通信</p><p>　　4）電源供給（+15V,+12V)</p

7、><p>　　5)攪拌結(jié)束告警信號</p><p>　　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報警系統(tǒng)。</p><p><b>　　引腳說明：</b></p><p>　　1）Vcc:芯片電源接+5V, 2)Vss:接地 </p>

8、<p>　　3）P0口：8位雙向I/O口</p><p>　　在不并行擴展外存儲器時，P0口可用做雙向I/O口，</p><p>　　在并行擴展外存儲器時，P0口可用做分時傳送底8位地址。</p><p>　　4）P1口：8位準雙向I/O口，能驅(qū)動4個LSTTL門</p><p>　　5）P3口：8位準雙向I/O口</p>

9、;<p><b>　　三、電源部分：</b></p><p>　　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.</p><p>　　四、RS--232串口的連接內(nèi)容簡介：</p><p>　　RS--232串口用做計算

10、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。</p><p>　　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

11、上的信號也為1。 五、單片機控制部分電路圖（如圖二示）</p><p>　　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。</p><p>　　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

12、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）</p><p>　　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

13、二極管就會亮，否則，則紅燈亮。</p><p>　　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。</p><p>　　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)

14、信號電路，同時在通過二極管與電阻形成報警指示電路。</p><p>　　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。</p><p>　　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

15、路。</p><p>　　P2.1連接一個本機操作指示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。</p><p>　　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

16、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。</p><p>　　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）</p><p>　　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加，K6減，K7運行，K8停止。</p><p&

17、gt;　　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</p><p>　　七、中斷程序流程圖（如圖四示）</p><p><b>　　三、 上位機控制</b></p><p>　　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

18、下：（如表三示）</p><p>　　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。</p><p>　　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</p><p>　　自由停止：E7 E7 0 0 0 1 0 8 0 0 0 0 0

19、0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 9 0 0</p><p>　　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</p><p>　　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

20、頻器與電動機相連，就可以對其進行控制和操作。</p><p>　　變頻器型號介紹如下：</p><p>　　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 </p><p>　　硬件采用MAX48進行通訊，變頻器上的4

21、85接口器芯母插座官腳排列如下：</p><p>　　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

22、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.</p><p>　　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:</p><p>　　F100: 用戶密碼, 通常為0 </p><p>　　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"，通過該功能碼預設頻率，通過鍵盤“加，減”端子調(diào)

23、節(jié)該頻率。 </p><p>　　F131：顯示內(nèi)容，設置范圍1--127 </p><p>　　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。 </p><p>　　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。）</

24、p><p>　　F111：上限頻率，表示變頻器運行的最高頻率。</p><p>　　F900：485通訊口功能選擇。 0：上位機。 1：485通訊控制盒</p><p>　　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8520，RS232到RS

25、 422/485轉(zhuǎn)換的隔離轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　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。</p><p><b>　　特性介紹：</b></p><p>　　1）自動內(nèi)部RS-485總線管理 </p><p>　　2）RS-485無需外部的控制信

26、號</p><p>　　3）RS-485數(shù)據(jù)線上的瞬太干抑制 </p><p>　　4）1000DV隔離保護</p><p>　　5）傳輸速率達115.Kbps </p><p>　　6）1.2公里長的網(wǎng)絡連接</p><p>　　

27、7）電源及數(shù)據(jù)流指示，用于故障診斷 </p><p>　　8）電源要求：+12?？鞄щ娫捶唇颖Ｗo</p><p>　　9）各種溫度：0--70度 </p><p>　　10）尺寸：60mm</p><p>　　11）傳輸速率：（bps）300-11502K

28、 </p><p>　　12）隔離電壓：1000DV</p><p>　　13）RS-422/RS-485接口連接器：插入式螺絲端子 </p><p>　　14）RS-232接口接頭：孔式DB-9</p><p>　　15）外殼：金屬外殼屏蔽極佳 </p&

29、gt;<p>　　16）功耗：1.5W</p><p><b>　　使用方法：</b></p><p>　　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。</p><p>　　2）RS422/485側(cè)為接線端子，包括TX+， TX- RX+ RX-

30、和電源輸入，</p><p>　　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</p><p><b>　　注意事項：</b></p><p>　　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。</p><p>　　2）如果422/485總線

31、電纜超過100米，可取1/4W300歐到110歐的電阻。</p><p>　　3）設置地址時注意地址不要重復，（在同一波特率時）</p><p><b>　　四、總結(jié)</b></p><p>　　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。</p><p>　　我們畢業(yè)設

32、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。</p><p>　　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

33、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。</p><p><b>　　五、附錄</b></p><p><b>　　表一如下示：</b></p><p><b>　　表二如下示：</b></p><p><b>　　表三如圖示：&