工程機械與控制技術

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一、工程機械中控制系統的結構

1.控制器的工作原理

首先選擇ARM7系列的微處理器，再利用它自身的優點（即功率消耗低、性能高）來提高系統的可操作性，在這一時期使用S3C4480X芯片，是由SAMSUNG公司推出的。其中型號為S3C44BOX的芯片被應用在國內許多大型的機械工程控制系統中，這一型號的芯片不但為工程節省了許多投入資金，而且還幫助提供適合機械控制的最大性能，對于它所集成的8KBCache作用非常強大，通過12C控制器、串口、A/D轉換接口、看門狗定時器等模塊來完成指令執行任務，高性能靜態CMOS技術的嵌入降低了設備耗電量。

2.硬軟件設計

（1）通信和調試接口通信和調試接口有很多種類型，其中主要以JTAG、RS-232類型的接口已經開始實現了信息的互通。并且RS-232c接口已經被廣泛的使用在系統的硬件設計中了，它能夠很快的處理一些數據內容；另一種JTAG接口能夠完成在線編寫程序的工作，并且同時還能夠處理系統的一些流程，最后USB接口的任務就能夠和移動設備完成很好的對接，這樣測量速度就能夠自然的分到PWM輸出電路中。又因為芯片S3C44BOX中含有關于TTAG的全部的信息，所以它能夠很好的配合JTAG調試器操作的通信活動。

（2）人機交互模塊人機交互模塊其實就是利用控制的方式指示XY軸坐標值以及參數值等來完成信息的顯示功能，其中LCD液晶顯示器能夠實現圖像和文字的呈現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，對于液晶控制系統本身就已經存在于S3C4480X芯片當中，所以不僅降低了外圍設計的難度，而且對于大多數的顯示器和控制信號線只需要有連接的功能即可，所以用戶可以通過鍵盤把信息輸入到顯示器中。

（3）系統的A/D轉換電路系統的A/D轉換方式在轉換信號中起到了最重要的作用，它使得那些抽象的模擬信號轉換成了人們更容易理解的數字信號，而模擬傳感器只是將工程機械的電壓、溫度、油量、等等參數準確的傳輸給操作人員。所以A/D轉換方式是一個具有多優點的轉換方式，例如S3C44BOX芯片，該芯片附帶TA/D轉換方式，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信號，與此同時，還能夠在傳輸過程中對該相關信號進行相應處理。轉換工作就是在保持適宜輸出電壓最大值的同時，來放大電路、Vout引腳輸出來完成。

（4）電機驅動控制模塊在芯片中嵌入PWM會使使脈沖寬度調節得到最大限度的利用，并且我們會利用兩個交流伺服電機來提高工程控制系統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下選擇具體配置，在多數情況下都是使用電壓為24V的蓄電池，但是為了滿足工程機械的運行要求，所以在芯片供應電壓多數為2.5V。

（5）操作系統的移植在軟件設計時常使用uC/OS-Ⅱ系統，然后使用代碼將這些系統移植到工程機械控制系統中去。第一，我們要解決常值問題，這就需要用#define來處理，使得這些常值數據和編譯器中的數據進行契合，這是進行函數編寫的前提條件，然后再通過函數的流程來完成任務。移植的前提是必須要有相應的數據硬件堆棧，從而保證代碼的進入和退出都符合相應標準的要求。所以對應的編譯器必須能夠及時有效的將代碼輸入進去，而且定時中斷等工作也需要做好，這也是協議內容之一。

二、工程機械的控制技術

1.嵌入式技術

現如今，伴隨著社會高速發展，信息技術也有很大的發展，導致了芯片的處理能力愈來愈強，但是價格卻處于下跌，所以整體性價比有很大的提高。控制器的CPU也慢慢的從16位技術轉向了32位/64位的嵌入式微控制器，例如MCU，Micro等等。同時，也出現了多核處理的概念，而且也必定成為以后的發展重心。多核體系結構相對于單核的處理器具有很大的優點以及效率，不僅能同時完成多任務的調度和設備資源的管理，還能夠同時完成數字的高度計算，而且處理的速度也很快，多核結構之間進行了分工協作，從而使得了該類控制器性能以及效率都有了一個質的飛躍。在32位/64位嵌入式處理器豐富的硬件資源基礎上，VxWorks、RT-Linux等嵌入式實時操作系統的支持使得了各硬件資源的調度管理能力將大大提高。

2.高性能伺服驅動技術

變頻調速在紡織機械行業中被廣泛采用，伺服技術即將是紡織機械的發展，也是多軸技術平臺的下一個步驟。可提前看見的單錠（軸），對驅動器將會有很大的需求，即低功耗的伺服驅動器。紡織機械的需要，為實現驅動程序：依次調整伺服，變頻器的趨勢是一種必然的，但這種驅動器是一個工作速度較為靈活的所控制，位置和轉矩的控制，及靈活的交換方式，可以設置，現場總線接口的完畢，通信任務及多軸一致控制器及高壓水平，表現出一個不一樣的總線，共享高功率整流，逆變器配套共享直流母線技術，在驅動軸的條件下多個電源能量回饋效率增加，算術及邏輯的特定的控制是I/O功能和PLC完成的，以達到分散的現場控制模式，驅動程序和低級別的能力的控制，以以成為所述驅動單元驅動的額外提供的調試工具和豐富的軟件，選擇驅動器是很重要的考慮因素指標。所以，為了使電機及紡織機械往復伺服驅動器快，具有不錯的市場前景。

3.以太網現場總線技術成為主流

現場總線技術是絕對是最令人興奮的現代工業控制技術的工程機械控制器與控制技術的發展。計算功率控制器快速打通過信息交換之間的瓶頸，顯著提高系統的可靠性的工業通信驅動。隨著現場總線技術，它是需要充分發揮高速通信功能，它來完成上位控制要求改變一些傳統的控制方法。賣方控制器和驅動器都開始適應多種現場總線選項。合理的價格和可選的通信的開放性是大多的客戶在選擇供應商的一個重要標準。工業以太網現場總線技術將成為發展的重點和主流技術。它是用來直接在器件層，從而在工業自動化中的顯著變化，從技術角度來看，以太網技術的發展尤其顯得廣泛而快速。

4.光纖遠程診斷技術

為了保證我國的工程機械技術在世界上有一席之地，中國的一些紡織機械市場采用光纖遠程診斷技術，在中國紡織企業在世界上是邁出了一大步。地理轉移的競爭所帶來的新問題及客戶要求的方式，為客戶提供快速的技術服務。人們進行遠程診斷的問題，即解決數字無線技術的基礎上，紡織機械或有線。

三、結束語

總而言之，社會生產力的發展，需要把工程機械設備優化，提供先進的技術和設備，在激烈的市場競爭和技術的發展相當快的今天，數字化技術成為我國發展的主流，工程機械控制技術能夠給我們提供一個更高，更靈活的質量生產要求。所以，加強工程機械的控制技術是我們努力的目標。

作者：劉慶春單位：濟南金曰公路工程有限公司