计算机控制技术教程-第4章常用控制程序设计.ppt

1、第四章 常用控制程序设计,一、报警程序设计 二、开关量输出接口技术 三、电机控制接口技术 四、步进电机控制接口技术,4.1 报警程序设计,在控制系统中,为了安全生产,对于一些重要的参数或者系统部位,都设有紧急状态报警系统,以便提醒工作人员注意,或采取紧急措施. 其方法就是把采集的数据与参数的上、下限相比较，如果高于上限值或低于下限值则进行报警。,4.1.1 常用的报警方式,光报警 发光二极管报警电路 声报警 KD956X系列发声芯片 图形报警,4.1.2 简单报警程序设计,软件报警程序设计例题: 锅炉三冲量调节系统的原理 硬件接口:见图4.4 流程图 RAM地址分配 软件编写,4.1.2 简单

2、报警程序设计,RAM地址分配情况,响铃,4.1.2 简单报警程序设计,程序清单:,ORG 8000H ALARM: MOV ALARM_F,#00H;报警标志单元清零 MOV DPTR,#SAMP ;采样值存放地址 MOVX A,DPTR ;取X1 ALARM0: CJNE A,LIMIT,AA ;判断X1MAX1吗 ALARM1: CJNE A,LIMIT+1,BB;判断X1MAX2吗 ALARM3: CJNE A,LIMIT+3,DD;判断X2MIN2吗 ALARM4: INC DPTR ;取X3 MOVX A,DPTR ; CJNE A,LIMIT+4,EE;判断X1MIN3吗 DONE

3、: MOV A,00H ; CJNE A,ALARM_F,FF;判断是否有报警 SETB 05H ;若无报警则亮绿灯 DONE1: MOV A,ALARM_F ;取报警信息 MOV P1,A ;输出 RET ; FF: SETB 07H ;若有报警则鸣警笛 AJMP DONE1 ;,AA: JNC AOUT1 ;X1MAX1，转AOUT1 AJMP ALARM1 ; BB: JC AOUT2 ;X1MAX2，转AOUT3 AJMP ALARM3 ; DD: JC AOUT4 ;X2MIN2，转AOUT4 AJMP ALARM4 ; EE: JC AOUT5 ;X3MIN3，转AOUT5 AJM

4、P DONE ; AOUT1: SETB 00H ;置X1超上限报警标志 AJMP ALARM2 ; AOUT2: SETB 01H ;置X1超下限报警标志 AJMP ALARM2 ; AOUT3: SETB 02H ;置X2超上限报警标志 AJMP ALARM4 ; AOUT4: SETB 03H ;置X2超下限报警标志 AJMP ALARM4 ; AOUT5: SETB 04H ;置X3超下限报警标志 AJMP DONE ;,4.1.2 简单报警程序设计,硬件报警程序设计例题 基于带数值比较的传感器 硬件电路:见图4.6 程序:,4.1.2 简单报警程序设计,ORG 000H AJMP M

5、AIN ORG 003H AJMP ALARM ORG 0200H MAIN:SETB IT0 ;选择边沿触发方式 SETB EX0 ;允许外部中断0 SETB EA ;开总中断 HERE: AJMP HERE;模拟主程序 ORG 0210H ALARM: MOV A,#0FFH;设P1口为输入状态 MOV P1,A ; MOV A,P1 ;读报警状态 SWAP A ;ACC.74 - ACC.30 MOV P1,A ;输出报警信号 RETI,硬件报警程序清单:,4.1.3 越限报警程序设计,软件报警程序设计例题: 越限报警示意图 流程图 RAM地址分配 软件编写,4.1.3 越限报警程序设计

6、,越限报警程序清单:,SAMP EQU 30H ORG 8000H ACACHE: MOV R0,#SAMP;采样值首地址 MOV A,R0 ;取采样值低8位 MOV R1,#20H ;取上限报警值低8位 ACALL DUBSUB ;检查是否越上限 JNC BRAN1 ;越上限，转BRAN1 MOV A,R0 ;取采样值低8位 ACALL DUBSUB;检查是否复位上限 JNC DONE ;不复位上限，返回主程序 JB 42H,BRAN2;上限报警标志若置位， ;转BRAN2 MOV A,R0 ;取采样值低8位 ACALL DUBSUB;检查是否复位下限值 JC DONE 复位下限，返回主程序

7、 JNB 43H,DONE ; CLR 43H BRAN4: INC 2AH DONE: RET,BRAN1: JB 42H,DONE;判断上限报警 ;标志是否置位 SETB 42H ;置上限报警标志 MOV A,#81H ;输出越上限报警信号 MOV P1,A ; AJMP BRAN4 ; BRAN2: CLR 42H ;清上限报警标志 AJMP BRAN4 ; BRAN3: JB 43H,DONE;判断下限报警 标志是否置位 SETB 43H;若未置位，置下限报警标志 MOV A,#82H;输出越下限报警信号 AJMP BRAN4 DUBSUB: CLR C ;双字节减法子程序 SUBB

8、A,R ; INC R0 ; INC R1 ; MOV A,R0 ; SUBB A,R1 ; INC R1 ; DEC R0 ; RET,4.2开关量输出接口技术,模拟量控制输出的应用实例 控制阀门打开的大小 控制变频器的输出频率 开关量控制输出的应用实例 电炉的通断电时间 步进电机的转速 直流电机的正、反转、停止,4.2.1 光电隔离技术,光电隔离器的工作原理 原边发光二极管发出红外光，次边光敏三极管接受光照导通 隔离电压在2500V到10000V之间 输入电流在10MA,4.2.1 光电隔离技术,光电隔离器的工作原理 原边发光二极管发出红外光，次边光敏三极管接受光照导通 隔离电压在2500

9、V到10000V之间 输入电流在10MA 作用和应用场合： 用于对原边所在回路和次边回路进行电气隔离 保护CPU不受次边的异常大电流、大电压影响 如果负载电流较小，可以直接驱动，否则需要后边需要加驱动电路 注意事项： 原边和次边要接独立的电源,4.2.2 继电器输出接口技术,组成及原理： 由原边线圈和次边触点构成,4.2.2 继电器输出接口技术,组成及原理： 由原边线圈和次边触点构成 功能及应用 有一定的电气隔离作用，但是不是完全的电隔离 一般原边线圈可以用直流低压（9V、12V、24V）控制，次边触点可以接入220V及220V以下的回路中 如果与计算机接口需要前级加光电隔离器 线圈一般并联一

10、个保护作用的二极管,当线圈失电,线圈快速可以释放剩余的感应电流.,4.2.3 固态继电器输出接口技术,特点及优点： 是电磁式继电器的替代品 实际上是带光电隔离的无触点开关 输入控制电流小，输出无触点，体积小，动作无噪声，无抖动，开关速度快，工作可靠。 分类： 直流型SSR 交流型SSR,4.2.3 固态继电器输出接口技术,直流型SSR 输入控制电压 输出电压可达30V180V 用于控制直流电机、直流步进电机、电磁阀 交流型SSR 用于交流大功率驱动场合如：交流电机、交流电磁阀等 过零型： 输入控制信号时，不管输出端电流相位如何，输出回路立即导通 移相型： 输入控制信号后，要等负载端电压过零时输

11、出回路才导通,4.2.4 可控硅接口技术,可控硅简称SCR，又称晶闸管，是一种大功率电器元件 实现小功率控件控制大功率负载，例如交直流电机调速系统、调功率系统、随动系统 与计算机接口时需要前级加光电隔离。 分类 单向可控硅 双向可控硅,4.2.5 电磁阀接口技术,电磁阀在气体或液体流动的管路中受电磁力控制打开阀门 通过线圈的通电控制铁心的吸合 应用于液压机械、空调系统、热水器、自动机床等,4.3 电机控制接口技术,在工业企业中，大量电机作为原动机去拖动各种生产机械，如各种机床、电铲、吊车、轧钢机、抽水机、鼓风机、阀门、传送带等。 随着生产的发展，对电机拖动系统提出的要求也越来越高，要求提高加工

12、精度和工作速度，要求快速启动、制动和逆转，实现很宽范围内的调速和整个生产过程自动化。,4.4.1 直流小功率电机的PWM调速原理,国内小功率直流电机中采样脉冲宽度调速(PWM) 技术已经日臻成熟，在中小功率范围内正在取代SCR直流调速系统，但交流和大电机调速方面尚属研究阶段。 PWM的实质：通过改变电机电枢电压接通时间和通电周期的比值(占空比)来控制电机速度。,Vd=Vmax . D,4.4.2 开环脉冲宽度调速系统,开环脉冲宽度调速系统组成 占空比设定 通过拨码开关进行人工输入 通过电位器进行人工调节 脉冲宽度发生器 由计算机根据给定的平均速度，计算出占空比 驱动器 将计算机输出的脉冲宽度信

13、号进行放大，通常可由放大器、TTL集成电路或继电器组成。 电子开关 用来接通或断开定子电源，由晶体管场效应管组成 电机,4.4.2 开环脉冲宽度调速系统,电机控制接口 光电隔离器+大功率场效应管 固态继电器 专用接口芯片 专用接口板,4.4.3 PWM调速系统设计,占空比在单片机中的实现 由拨码开关输入N 通电时间为N.t0 ，断电时间为N.to,：占空比 ：周期 t1：通电时间 t2：断电时间,n：拨码开关的位数 N：由拨码开关输入的n位二进制数 t：软件定时的单位时间,由占空比D得出N的取值,由PWM周期和拨码开关位数确定t0,4.4.3 PWM调速系统设计,控制接口电路,4.4.3 PW

14、M调速系统设计,软件设计：,START: MOV DPTR,#0FD00H ;指向8155控制口 MOV A,#01H ;设A口输入，B、C输出 MOVX DPTR,A ; LOOP: MOV DPTR,#0FD02H ;指向8155B口，读入指定值N MOVX A,DPTR ; MOV 20H,A ; CPL A ; INC A ; MOV 21H,A ; MOV DPTR,#0FD03H ;指向8155C口，读入状态标志 MOVX A,DPTR ; JB ACC.1,STOP ; JB ACC.0,INVERT ;判断电机的旋转方向，反向转INVETT MOV A,#02H ;取正向代码

15、OUTPUT: MOV DPTR,#0FD01H ;指向8155A口，输出控制码 MOVX DPTR,A MOV 22H,20H ;延时t1 DELAY1: ACALL DELAY0 ; DJNZ 22H,DELAY1 ; MOV A,#00H ;输出滑行码 MOVX DPTR,A ; MOV 23H,21H ;延时t2 DELAY2: ACALL DELAY0 ; DJNZ 23H,DELAY2 ; AJMP LOOP ;,STOP: MOV A,03H ;输出刹车码 MOV DPTR,#0FD01H ; MOVX DPTR,A ; AJMP LOOP ; INVERT: MOV A,01H

16、 ;输出反响码 AJMP OUTPUT ; DELAY0: RET ;软件延时子程序，略,4.4 步进电机的控制接口技术,步进电机接受计算机的数字控制信号，实现其角位移与控制脉冲间的精确同步。 若将角位移转化为线位移、体积、流量等物理量的变化，便可实现对他们的控制。 步进电机的三大优点： 直接接受数字控制量 可以快速启、停 精确步进和定位 应用举例： 数控机床 光盘、软盘驱动 带动大型钟表 绘图仪等,4.4.1 步进电机的工作原理,4.4.2 步进电机控制系统原理,脉冲序列的生成 方向控制 三相单三拍:A-B-C-A 三相双三拍:AB-BC-CA-AB 三相六拍:A-AB-B-BC-C-CA-

17、A 若按反方向通电,则电机反转,4.4.3 步进电机接口及程序设计,硬件接口电路图:见图4.45 控制脉冲的输出: 三相单三拍:A-B-C-A,4.4.3 步进电机接口及程序设计,硬件接口电路图:见图4.45 控制脉冲的输出: 三相双三拍:AB-BC-CA-AB,4.4.3 步进电机接口及程序设计,硬件接口电路图:见图4.45 控制脉冲的输出: 三相六拍:A-AB-B-BC-C-CA-A,4.4.3 步进电机接口及程序设计,步进电机程序设计 判断旋转方向 按顺序输出控制脉冲 判断步数是否走完 程序流程图,4.4.3 步进电机接口及程序设计,三相双三拍程序清单,ROUNT1: MOV A,#N

18、;步进电机步数-A JNB 00H,LOOP2 ;判断正反转 LOOP1: MOV P1,#03H ;正向，输出第一拍 ACALL DELAY ; 延时 DEC A ;步数减1 JZ DONE ;如果步数走完，转DONE MOV P1,#06H ;输出第二拍 ACALL DELAY ;延时 DEC A ; JZ DONE ; MOV P1,#05H ; 输出第三拍 ACALL DELAY ; 延时 DEC A ; JNZ LOOP1 ;步数未走完，转LOOP1 AJMP DONE ;,LOOP2:MOV P1,#03H;反向，输出第一拍 ACALL DELAY ;延时 DEC A ; JZ D

19、ONE ; MOV P1,#05H ;输出第二拍 ACALL DELAY ;延时 DEC A ; JZ DONE ; MOV P1,#06H ;输出第三拍 ACALL DELAY ;延时 JNZ LOOP2 ;步数未走完，转LOOP2 DONE: RET DELAY: RET ;延时子程序，略,4.4.3 步进电机接口及程序设计,三相六拍程序清单,ROUTN2: MOV R2,#COUNT ;步进电机步数 LOOP0: MOV R3,#00H ; MOV DPTR,#POINT ;控制模型指针 JNB 00H,LOOP2 ;反转，转LOOP2 LOOP1: MOV A,R3 ;取控制模型 MOVC A,A+DPTR ; JZ LOOP0 ;控制模型为00，转LOOP0 MOV P1,A ;输出控制模型 ACALL DELAY ;延时 INC R3 ;指向下一个控制模型 DJNZ R2,LOOP1 ;步数未完，继续 RET LOOP2: MOV A,R3 ;求反向控制模型偏移量 ADD A,#0