畢業(yè)設(shè)計(jì)--主從式電機(jī)控制系統(tǒng)

1、<p>　　題目：主從式電機(jī)控制系統(tǒng)</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代社會(huì)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(gè)角落,在建造這一幢幢高樓大廈的過(guò)程中,需要有大量的水泥,面對(duì)這種高強(qiáng)度的工作,設(shè)計(jì)者們?cè)O(shè)計(jì)出了攪拌水泥采取集中操作的方式,既采用主從式電機(jī)控制系統(tǒng)。這樣一來(lái) ，不但可以極大地減輕

2、勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還提高了勞動(dòng)效率。</p><p>　　主從式電機(jī)控制系統(tǒng)的總體方案可分為電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，單片機(jī)控制系統(tǒng)和上位機(jī)控制系統(tǒng)三個(gè)部分。電動(dòng)機(jī)控制部分既為低壓電器控制部分，單片機(jī)控制部分即通過(guò)單片機(jī)控制整個(gè)電路，上位機(jī)控制部分既微型計(jì)算機(jī)控制部分。 </p><p><b>　　一、電動(dòng)機(jī)控制部分</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)控制

3、部分（如圖一），在這一部分中，總開(kāi)關(guān)通過(guò)保險(xiǎn)絲，與交流繼電器，熱繼電器和電動(dòng)機(jī)連接起來(lái)。總開(kāi)關(guān)閉合，熱繼電器開(kāi)始工作，同時(shí)啟動(dòng)和控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。在這一部分中，保險(xiǎn)絲可以保護(hù)電路，以免在操作中由于操作不當(dāng)燒毀其他元件。</p><p>　　同時(shí)在這個(gè)控制部分中，通過(guò)一根火線連接一個(gè)保險(xiǎn)絲，在這根火線與零線之間接有220伏電壓，為手動(dòng)和自動(dòng)部分提供電源電壓。通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)可以進(jìn)行手動(dòng)與自動(dòng)的轉(zhuǎn)換，當(dāng)打到手動(dòng)時(shí)，通過(guò)操作

4、者控制，當(dāng)打到自動(dòng)時(shí)，通過(guò)上位機(jī)進(jìn)行控制。如果電動(dòng)機(jī)運(yùn)行正常，則運(yùn)行指示燈綠燈亮，否則，綠燈不亮。</p><p>　　在此次電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)連有一個(gè)渦輪減速器，電動(dòng)機(jī)型號(hào)及渦輪減速器型號(hào)如下示：</p><p>　　三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)型號(hào)：</p><p>　　型號(hào)：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(xì)表：(如表一示)</p><p><b>　　二、單片機(jī)控制部分&l

6、t;/b></p><p>　　一、單片機(jī)控制部分電路設(shè)計(jì)要求：</p><p>　　1）驅(qū)動(dòng)三個(gè)繼電器（+12伏）</p><p>　　2）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的回饋信號(hào)（交流輔助端子，常開(kāi)接點(diǎn)）</p><p>　　3）通過(guò)RS--232串口和主機(jī)通信</p><p>　　4）電源供給（+15V,+12V)</p

7、><p>　　5)攪拌結(jié)束告警信號(hào)</p><p>　　二、 在單片機(jī)控制部分中，通過(guò)單片機(jī)80C51控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，包括低壓接觸器控制交流接觸器及報(bào)警系統(tǒng)。</p><p><b>　　引腳說(shuō)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(kuò)展外存儲(chǔ)器時(shí)，P0口可用做雙向I/O口，</p><p>　　在并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器時(shí)，P0口可用做分時(shí)傳送底8位地址。</p><p>　　4）P1口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL門(mén)</p><p>　　5）P3口：8位準(zhǔn)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(shí)的+12V電壓和本機(jī)操作指示及報(bào)警指示工作時(shí)的+5V電壓，需要設(shè)計(jì)一種電源，能夠供給+12V，+5V的電壓，以便為了保證整個(gè)電路正常運(yùn)行.</p><p>　　四、RS--232串口的連接內(nèi)容簡(jiǎn)介：</p><p>　　RS--232串口用做計(jì)算

10、機(jī)與遠(yuǎn)程通信設(shè)備即單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸接口，RS--232標(biāo)準(zhǔn)定義了數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DCE)與數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE)之間進(jìn)行串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌谛畔?，?guī)定了接口的電氣信號(hào)和接插件的機(jī)械要求。</p><p>　　信號(hào)線分為數(shù)據(jù)信號(hào)線和控制信號(hào)線，發(fā)送數(shù)據(jù)（TXD)與接受數(shù)據(jù)（RXD)是一對(duì)數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)線，TXD用于發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)無(wú)數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)TXD線上的信號(hào)為1，RXD用于接收數(shù)據(jù)，當(dāng)無(wú)數(shù)據(jù)接收時(shí)或數(shù)據(jù)接收間隔期間，RXD線

11、上的信號(hào)也為1。 五、單片機(jī)控制部分電路圖（如圖二示）</p><p>　　在單片機(jī)控制過(guò)程中，P0口通過(guò)總線方式引出，每一個(gè)電動(dòng)機(jī)由一個(gè)數(shù)碼管顯示，可以顯示出它的十位和個(gè)位，每個(gè)數(shù)碼管就需與2個(gè)地址所存器373連接，通過(guò)地址鎖存器給數(shù)碼管一個(gè)地址，數(shù)碼管就可以顯示電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間和設(shè)置時(shí)間。</p><p>　　由于在使用373地址鎖存器時(shí)，它使用的是十六禁止表示地址，而用數(shù)碼管顯

12、示時(shí)使用的卻是十進(jìn)制數(shù)，所以為了方便顯示這個(gè)時(shí)間，就需要將LED數(shù)碼管的編程碼進(jìn)行轉(zhuǎn)化，如圖為共陰和共陽(yáng)LED數(shù)碼管八段碼編碼表：（如表二示）</p><p>　　在單片機(jī)控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行指示部分中，通過(guò)總線引出的P0口，連接一個(gè)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(guò)單片機(jī)程序控制給地址鎖存器一個(gè)地址，通過(guò)識(shí)別該地址，系統(tǒng)內(nèi)部可以判斷出電動(dòng)機(jī)是否正常運(yùn)行，如果，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行正常，則運(yùn)行指示部分的發(fā)光

13、二極管就會(huì)亮，否則，則紅燈亮。</p><p>　　P0口通過(guò)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(jìn)制代碼的狀態(tài)翻譯成輸出信號(hào)以表示其原來(lái)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(lái)控制數(shù)碼管的閃爍。</p><p>　　單片機(jī)P2口，P2.5--P2.7通過(guò)連接3個(gè)繼電器和3個(gè)光電轉(zhuǎn)換器形成電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)

14、信號(hào)電路，同時(shí)在通過(guò)二極管與電阻形成報(bào)警指示電路。</p><p>　　光電轉(zhuǎn)換器通過(guò)P2口讀取數(shù)據(jù)，在沒(méi)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(jìn)行工作，但電動(dòng)機(jī)在剛啟動(dòng)時(shí)，電流過(guò)大，單片機(jī)容易燒壞，所以，光電轉(zhuǎn)換器則起到保護(hù)電路的作用。</p><p>　　報(bào)警指示電路可以檢測(cè)電動(dòng)機(jī)是否正常運(yùn)行。如果電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障，則報(bào)警指示電路中風(fēng)鳴器就會(huì)響，則要立即關(guān)閉電源，檢查整個(gè)電

15、路。</p><p>　　P2.1連接一個(gè)本機(jī)操作指示和遠(yuǎn)程控制指示電路，在本機(jī)操作指示電路中工作時(shí)，只能通過(guò)手動(dòng)控制整個(gè)電路，在遠(yuǎn)程控制指示電路工作時(shí)，則可以通過(guò)上微機(jī)控制整個(gè)電路，這樣人就可以遠(yuǎn)離喧鬧，雜亂的場(chǎng)地。</p><p>　　在P1口中，從P1.0--P1.7分別連接8個(gè)開(kāi)關(guān)，每一個(gè)開(kāi)關(guān)上連接一個(gè)電阻，K1控制方式選擇鍵，K2電機(jī)號(hào)選擇鍵，K3設(shè)置，K4十位，個(gè)位選擇鍵，K5

16、加，K6減，K7運(yùn)行，K8停止，在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中，如出現(xiàn)故障，就要進(jìn)行外部中斷，所以通過(guò)INT0連接一個(gè)開(kāi)關(guān)K9，則起到中斷的作用。</p><p>　　六、單片機(jī)控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，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(jī)號(hào)選擇鍵，K3設(shè)置，K4十位，個(gè)位選擇鍵，K5加，K6減，K7運(yùn)行，K8停止。</p><p&

17、gt;　　M：電機(jī)號(hào)寄存器 H：命令電機(jī)運(yùn)行控制字 H3：電機(jī)運(yùn)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(jī)控制</b></p><p>　　上位機(jī)控制部分即為微型計(jì)算機(jī)控制整個(gè)電路，在這一部分中，要用到一個(gè)命令數(shù)據(jù)包，上位機(jī)發(fā)送運(yùn)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(guò)這個(gè)運(yùn)行命令數(shù)據(jù)包，則可以寫(xiě)出通信協(xié)議，用來(lái)控制單片機(jī)的啟動(dòng)，停止。</p><p>　　無(wú)參啟動(dòng)：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(wú)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(jī)控制中，我們用一個(gè)變頻器來(lái)代替80C51單片機(jī)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，將微型計(jì)算機(jī)與變頻器連接，中間在接一個(gè)開(kāi)關(guān)，變

20、頻器與電動(dòng)機(jī)相連，就可以對(duì)其進(jìn)行控制和操作。</p><p>　　變頻器型號(hào)介紹如下：</p><p>　　型號(hào)：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(jìn)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(fù)端。變頻器的界面有設(shè)置，方式，加 ，減 運(yùn)行，停/復(fù)六個(gè)鍵。按設(shè)置鍵可以對(duì)變頻器的頻率進(jìn)行設(shè)置，按方式鍵可以對(duì)工作方式進(jìn)行設(shè)置，按運(yùn)行鍵電動(dòng)機(jī)開(kāi)始運(yùn)行,按停/復(fù)鍵電動(dòng)機(jī)停止,按加,減鍵可以對(duì)設(shè)定的參數(shù)加,減.通過(guò)微型計(jì)算

22、機(jī)與單片機(jī)之間連接的開(kāi)關(guān)就可以控制整個(gè)變頻器的開(kāi)關(guān).</p><p>　　在使用變頻器時(shí),需要對(duì)其功能,參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,具體設(shè)置如下:</p><p>　　F100: 用戶(hù)密碼, 通常為0 </p><p>　　F113: 數(shù)字設(shè)定頻率,變頻器頻率設(shè)定方式為"數(shù)字頻率設(shè)定"，通過(guò)該功能碼預(yù)設(shè)頻率，通過(guò)鍵盤(pán)“加，減”端子調(diào)

23、節(jié)該頻率。 </p><p>　　F131：顯示內(nèi)容，設(shè)置范圍1--127 </p><p>　　F200：運(yùn)行控制，設(shè)置范圍，0：鍵盤(pán)控制/485通訊控制。1，端子控制。 2，上位機(jī)控制。 </p><p>　　F207：鍵盤(pán)方向給定，設(shè)置范圍：0，正向 1，反向 （在鍵盤(pán)控制方式（F200=0）下，給定電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向。）</

24、p><p>　　F111：上限頻率，表示變頻器運(yùn)行的最高頻率。</p><p>　　F900：485通訊口功能選擇。 0：上位機(jī)。 1：485通訊控制盒</p><p>　　在使用變頻器時(shí)應(yīng)注意，變頻器使用的是RS485串口通訊，而微型機(jī)計(jì)算機(jī)使用的卻是RS232串口，所以將微型計(jì)算機(jī)與變頻器連接時(shí)，需要一個(gè)可以進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)支持半雙工通訊，也就是用兩跟線來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接受。</p><p><b>　　特性介紹：</b></p><p>　　1）自動(dòng)內(nèi)部RS-485總線管理 </p><p>　　2）RS-485無(wú)需外部的控制信

26、號(hào)</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(hù)</p><p>　　5）傳輸速率達(dá)115.Kbps </p><p>　　6）1.2公里長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)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(hù)</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(shè)備相連，同時(shí)需要連接設(shè)備屬性置DTE/DCE開(kāi)關(guān)，設(shè)備為DTE時(shí)開(kāi)關(guān)置于DTE側(cè)，為DCE時(shí)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(shè)備之間，并從下位設(shè)備提供12伏電壓</p><p><b>　　注意事項(xiàng)：</b></p><p>　　1）信號(hào)線極性的正負(fù)不要接錯(cuò)，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(guò)100米，可取1/4W300歐到110歐的電阻。</p><p>　　3）設(shè)置地址時(shí)注意地址不要重復(fù)，（在同一波特率時(shí)）</p><p><b>　　四、總結(jié)</b></p><p>　　為時(shí)一個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐即將結(jié)束，通過(guò)這一個(gè)多月的實(shí)習(xí)，對(duì)我來(lái)說(shuō)，無(wú)論從各個(gè)方面都受益匪淺。</p><p>　　我們畢業(yè)設(shè)

32、計(jì)的題目是：“主從式電機(jī)控制系統(tǒng)”，在王老師的帶領(lǐng)下，在鄧教授的循循教導(dǎo)下，在同組同學(xué)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(jī)控制系統(tǒng)分為電動(dòng)機(jī)控制部分，單片機(jī)控制部分，和上位機(jī)控制部分三個(gè)部分。電動(dòng)機(jī)控制部分即為低壓電器控制部分，單片機(jī)控制部分包括運(yùn)行指示和報(bào)警系統(tǒng)兩大部分，上位機(jī)即用微型計(jì)算機(jī)控制部分，同時(shí)，在這一部分我們還學(xué)會(huì)使用變頻器，學(xué)會(huì)通過(guò)變頻器控制電動(dòng)機(jī)工作。通過(guò)實(shí)習(xí)

33、不僅豐富了我們的知識(shí)，而且鍛煉了實(shí)際動(dòng)手能力，為我們的畢業(yè)畫(huà)了一個(gè)圓滿的句號(hào)。</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：&