ARM嵌入式控制器應(yīng)用于印染設(shè)備監(jiān)控中

1 引 言

　　隨著工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程的推進(jìn)和企業(yè)信息化程度的提高，利用遠(yuǎn)端智能模塊和RS一485網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建監(jiān)控工作分散、監(jiān)控結(jié)果集中的分布式監(jiān)控系統(tǒng)，由于投資費(fèi)用低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)容易、通信距離長(zhǎng)、抗噪聲等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制中得到了廣泛的應(yīng)用。而微電子技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展。以及計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速向非計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的滲透，特別是32位微處理器ARM 在國(guó)內(nèi)外的廣泛應(yīng)用，使數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化控制，成為新一代印染控制設(shè)備的主要發(fā)展方向。

　　我們針對(duì)拉幅熱定型機(jī)主、從電機(jī)的同步運(yùn)行和烘房溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了微機(jī)（PC機(jī)）與MICROMASTER 440變頻器的設(shè)站通訊，配合漢化下拉式菜單和畫面顯示，以及必要的操作提示，可完成對(duì)變頻器參數(shù)的設(shè)定、運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測(cè)、運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)的采集。嵌入式控制器ARM除控制拉幅熱定型機(jī)主、從電機(jī)的同步和烘房的溫度外，還通過(guò)RS-485網(wǎng)絡(luò)，將主、從電機(jī)的轉(zhuǎn)速和烘房溫度數(shù)據(jù)，傳送給上位機(jī)畫面實(shí)時(shí)顯示。

2 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

　　圖1為系統(tǒng)的總體框圖。

圖1 系統(tǒng)框圖

　　ARM控制器通過(guò)兩路光電脈沖發(fā)生器PG1和PG2，同時(shí)采集拉幅熱定型機(jī)的主、從電機(jī)M1和M2的轉(zhuǎn)速，經(jīng)計(jì)算后求出兩電機(jī)的轉(zhuǎn)速偏差，再經(jīng)過(guò)智能算法，輸出控制量，調(diào)整從動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使之跟隨主動(dòng)機(jī)。由于是變頻器驅(qū)動(dòng)，控制量要轉(zhuǎn)換為頻率的變化量。ARM 控制器按確定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，把控制量送給PC機(jī)，PC機(jī)通過(guò)485接口與變頻器通訊，調(diào)節(jié)變頻器2輸出頻率，從而控制從動(dòng)機(jī)M2的轉(zhuǎn)速，使之與主電機(jī)同步運(yùn)行。

　　ARM控制器還通過(guò)溫度檢測(cè)控制電路，采集烘房溫度，經(jīng)過(guò)適合的算法，對(duì)烘房溫度進(jìn)行控制。這里重點(diǎn)介紹PC機(jī)與變頻器和嵌入式控制器的RS-485接口設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)采用RS-485總線標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。PC機(jī)采用研華的MOX-A CP-132UL卡，它是專為工業(yè)通訊環(huán)境設(shè)計(jì)的RS-422／485二串口卡，它支持2個(gè)獨(dú)立的RS-422或RS-485串口，在一對(duì)多點(diǎn)應(yīng)用環(huán)境中，每個(gè)串口最多可控制32個(gè)設(shè)備。每塊卡采用自動(dòng)數(shù)據(jù)流向控制ADDC（Automatic Data Direction Con-tro1）功能，無(wú)需額外的編程，即可輕松管理RS-485半雙工通訊串口數(shù)據(jù)的傳送和接收。變頻器采用西門子的MM440，它有統(tǒng)一開放的USS通信協(xié)議，可方便的與PC機(jī)進(jìn)行通信，并可以在運(yùn)行中改變變頻器的運(yùn)行參數(shù)。

　　系統(tǒng)運(yùn)行前，首先在PC機(jī)上設(shè)定變頻器的內(nèi)部參數(shù)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速和溫度的額定值；同時(shí)開啟控制器ARM，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和運(yùn)算控制。通過(guò)485總線，PC機(jī)可對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的主、從電機(jī)同步和烘房溫度的控制進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。圖1僅針對(duì)拉幅熱定型機(jī)的同步系統(tǒng)，所以只用了一個(gè)ARM控制器，如果需要擴(kuò)展到多單元的同步控制，增加被監(jiān)控的單元和控制量，可利用485接口，方便地接人多個(gè)ARM控制器。