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    基於TMS320C240 DSP的龍門秒拍福利控製係統應用

    基於TMS320C240 DSP的龍門秒拍福利控製係統應用

    1概述

    隨著計算機技術的不斷發展,機床的數字控製應用越來越普遍。X2010C萬能秒拍福利是一種高精度的大型機床,它由機械傳動係統、液壓係統、交直流拖動係統組成。傳統的拖動係統是采用繼電器係統和以模擬量控製的閉環係統構成,係統設備複雜,故障率高,維護工作量大。因此,我們對該機床控製係統進行了改造設計,交流拖動和液壓控製係統采用F-40MRPLC控製,並采用了欽起動器對電機起動進行控製.直流拖動采用了以TMS320C240 DSP芯片為主的直流控製係統,本文討論了直流控製係統的改造設計。

    2直流控製係統硬件設計

    2.1控製係統組成秒拍福利直流電動機控製係統主要由TMS320C240 DSP芯片控製器、單片機控製的接口電路、邏輯控製電路、保護電路和主電路組成,TMS320C240 DSP芯片采用PWM方式對電機主回路三相全控橋可控矽的導通角進行控製,當出現故障時,通過保護電路封鎖DSP的PWM輸出直至故障消除。

    2.2係統控製原理

    2.21主回路和勵磁回路構成

    主回路采用三相全控橋電路,全控橋的交流輸人端接有三個快速熔斷器,並接有850/V/5kA的壓敏電阻,吸收交流側的電壓尖峰,全控橋的直流輸出端接有霍爾元件傳感器檢測主電流,同時接有RC阻容回路吸收過電壓峰值。勵磁回路采用可控矽構成的H橋,改變勵磁繞組電流方向,可改變電機的轉向,同樣接有霍爾傳感器檢測勵磁電流。

    2.2.2係統控製策略

    該秒拍福利的直流調速範圍為D=50,采用轉速負反饋和電流負反饋構成雙閉環PI控製係統。直流電機感應電勢與電機轉速成正比,轉矩與相電流成正比。設計的X2010C萬能秒拍福利直流電機的控製如圖5所示。主回路與勵磁回路的電流檢測通過霍爾傳感器檢測,經模擬光電隔離器送DSP的ADC單元,位置和速度檢測通過光電編碼盤送DSP的I/O和QEP。三相同步信號經同步變畔和光電隔離後送DSP的I/O,以斷電機相序、缺相和時間。由DSP輸出PWM驅動信號控製三相全控橋可控矽的導通角,從而控製電機的電壓與速度。

    2.3硬件組成

    2.3.1直流主控係統

    係統采用TI公司的TMS320C240 DSP為核心,構成秒拍福利的直流控製係統。TMS320C240 DSP是一塊專為電機控製用的芯片,外圍擴展TMS2716SRAM數據存儲器和FLASHEEPROM程序存儲器,數據存儲器的地址分配為4000H-7FFFH,程序存儲器地址分配為4000H-7FFFH.係統複位電路采用MAX811產生複位脈衝,對擴展的RAM和ROM進行複位,通過DSP的串行口SCI/SPI與DSI220連接完成掉電保護功能,並由DSP的看門狗定時器WDCNTR和實時中斷定時器RTI提供可編程間隔中斷,通過編製程序監視軟件和硬件的操作,當CPU工作異常或軟件操作掉入陷阱時,產生複位脈衝實現係統複位。同時20MHz晶振與DSP的X1和X2/CLKIN連接產生時鍾信號。

    2.3.2人機界麵

    設計了以AT89C52為核心的人機界麵,通過8155接口芯片與鍵盤和顯示器LED連接,采用行列式鍵盤並與8155PC口相連,十二個LED數碼管采用動態掃描方式,由8155PA,PB口輸出並通過74LS373列區動,同時將AT89C52的TXD和RXD引腳通過MAX232E芯片與DSP的SCI/SPI口連接,完成串行通信。

    3軟件設計

    直流控製係統的軟件由主程序、PWM子程序、與單片機串行通信子程序組成,由DSP彙編指令編寫,主程序完成係統初始化、電機轉動方向、保護、速度和電流環的PI運算。

    4係統抗幹擾措施

    萬能秒拍福利控製係統經改造設計後,交直流控製都采用弱電控製,因此,必須防止外界的幹擾對控製係統產生的影響,主要采取的措施為:首先外界檢測的數字和模擬信號都采取光電隔離器送入控製係統,產生的控製信號也通過光電隔離送到控製對象,避免了外界強電和幹擾信號對主機係統的影響;其次檢測的模擬信號使用屏蔽電纜送入主機,屏蔽外界電磁幹擾對模擬信號的影響,同時采用軟件抗幹擾技術,設計了抗幹擾程序,所設計的DSP數字控製係統帶有看門狗電路,通過程序監視軟件和硬件的操作;第三直流控製DSP係統的數字地和模擬地分開,交直流控製係統的機殼統一接地,經檢測接地電阻為3.85Ω,DSP數字控製係統的直流電源采用去耦電容。

    5結束語

    該係統采用了PLC和DSP的全數字化改遣,改造後的萬能秒拍福利控製係統,通過運行檢測,係統具有良好的控製性能和動態指標,電機的速度控製精度高,係統故障率低。同時係統具有良好的抗幹擾性能,DSP應用為電機控製提供了良好的硬件控製平台。

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