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基於ARM的稱重給煤機控製儀表

發布時間:2021-02-01 11:36:47 |來源:網絡轉載

介紹了稱重給煤機控製儀的基本結構和給煤機控製係統的硬件/軟件設計,詳細分析了實時多任務操作係統mC/OS-II在三星32位ARM稱重控製器S3C44B0x上的移植。
給煤機控製儀表係統的硬件設計。
控製係統主要包括稱重傳感器信號檢測、數字速度傳感器信號檢測、鍵盤輸入信號掃描、LCD顯示以及部分報警裝置。由於本次設計對主控製器要求較高,最終采用三星基於ARM7TDMI-S內核的低功耗ARM處理器S3C44B0x作為係統的主控製器。
稱重傳感器的信號采集是影響該係統控製精度的重要因素之一。在該設計中,傳感器橋被設計成所有四個應變儀都受力的形式。同時,由於應變式傳感器的輸出信號很小,對橋式電路的電壓要求特別穩定,所以本係統采用具有正負壓力自跟蹤性能的對稱電源。
傳感器的信號經過放大和濾波,然後送到A/D控製器。S3C44B0x處理器集成了8路10位A/D控製器、零比較器和內部產生的比較時鍾信號,支持軟件使能睡眠模式,可以精確測量傳感器信號。並且通過使用處理器,係統不需要擴展A/D轉換芯片,降低了係統的複雜度。
速度傳感器檢測皮帶的速度。由於電機轉速一般與皮帶轉速不同,所以存在比例係數。為了保證精度,本設計中單獨使用了速度傳感器,速度傳感器的脈衝輸出與皮帶速度成正比。通過將皮帶的速度信號和稱重傳感器的重量信號發送到微處理器進行處理,得到以噸/小時為單位的實際K8凯发登录入口。
通過鍵盤輸入所需給煤量,對實際給煤量和所需給煤量進行PID運算,利用產生的控製信號控製變頻器,從而控製電機轉速。本係統使用的變頻器為西門子MMV400,設定為4~20mA電流控製。稱重控製器將用戶指令與現場狀態反饋進行比較,並向變頻器的模擬輸入端口發送4~20mA電流。然後變頻器將輸入的電流信號轉換成相應的頻率輸出,控製電機。
ARM處理器的控製數據通過光電隔離發送到D/A控製器(TLC5615),轉換成0~2V電壓信號,然後由V/I轉換器(AD694)產生4~20mA電流信號,用於精確控製電機轉速。
液晶屏上顯示的內容包括電機轉速、所需給煤量、實際給煤量、皮帶速度。LCD控製器集成在S3C44B0x中,可以將顯示緩衝區中的數據傳輸到外部LCD驅動電路,可以支持單色、4或16灰度LCD和256彩色LCD。大量I/O端口作為中繼信號輸出。而S3C44B0x可以通過串口RS-232與主機通信。
儀表控製係統軟件設計。
稱重給煤機控製儀表軟件選用嵌入式實時多任務操作係統mC/OS-II。它是一個實時多任務操作係統,具有開源代碼、可移植性、固化性、裁剪性和搶占性。它的源代碼大部分是用ANSIC寫的,移植方便,運行穩定可靠。目前已經成功移植到幾十個8位到64位的微處理器和微控製器上。
mC/OS-II在S3C44B0x上的移植。
移植mC/OS-II主要包括:聲明三個宏(on中斷、off中斷、任務切換);設置堆棧的增長方向;聲明10個編譯器相關的數據類型;用C語言寫6個與操作係統相關的函數(OS-CPU-C.C任務棧初始化和5個鉤子函數);寫四個處理器相關的函數(OS-CPU。匯編語言中的。
用匯編語言寫四個處理器相關的函數如下。
MC/OS-II需要先訪問代碼的關鍵斷點,訪問完成後重新允許斷點。操作係統通過OS_enter_critical()和OS_exit_critical()函數實現開斷。
在mC/OS-II中,OS-STK-GROWTH用來指定棧的增長方向,其中0表示從低地址到高地址的增長,1表示相反。但是使用的ADS編譯器隻支持從高地址到低地址的增長,所以OS-STK-GROWTH應該設置為1。
然後用匯編語言編寫四個處理器相關的函數,放入函數OS-CPU。ASM,完成OS-CPU的移植。ASM文件。上層任務調度部分不需要任何改動。MC/OS-II在S3C44B0x處理器上可以正常運行。
係統任務的劃分和調度。
嵌入式實時係統中的任務不同於前端和後端係統中的子程序模塊。一般一個任務對應一個獨立的主程序,可以調用子程序,使用中斷等各種係統資源。嵌入式係統的任務劃分是將係統中需要處理的事情劃分成相對獨立的任務模塊,依次設置任務,分配不同的優先級。在主程序中,需要做的是建立這些模塊的任務,然後每次執行就緒任務隊列中優先級最高的任務。根據該電子衡器的特點,任務可分為:鍵盤掃描、傳感器信號檢測、電機減速、電機增速、LCD顯示。
MC/OS-II任務是按照優先級來調度的,所以每個任務必須分配不同的優先級,其中0、1、2、3、OS_lower_prio-3、OS_lower_prio-2、OS_lower_prio-1、OS_lower_prio是係統使用的。
根據實時性要求和每個任務的重要性,將上述任務的優先級分配為12、6、7、8、13等。任務優先級編號越低,優先級越高。
稱重給煤機控製儀啟動時,如果一切正常啟動,則執行給煤任務;在運行過程中,如果傳感器信號檢測到給煤量過大,信號將被發送到電機減速任務;否則,信號將被發送到電機加速任務。此外,當出現一些故障和危險時,會向停機任務發送信號。總之,在控製儀表中,信號和信息不斷傳遞,使每個任務不斷切換和操作,整個控製儀表可以正常連續工作。
結論。
本文設計的稱重給煤機控製儀主要用於火力發電廠的磨煤機製粉係統。它是火力發電廠的重要輔助設備,與磨煤機設備配合,承擔向係統定量均勻供煤的任務。該係統還可應用於冶金、化工等部門的散狀物料計量輸送係統,對節約能源、提高經濟效益、保障安全具有重要意義。
該控製儀表係統經過多次現場調試和運行,能夠很好地完成電廠的給煤任務。

 

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