• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      一種起重機(jī)控制柜溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)*

      2021-11-23 08:12:44
      機(jī)電工程技術(shù) 2021年10期
      關(guān)鍵詞:控制柜起重機(jī)械字節(jié)

      林 寧

      (福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院泉州分院,福建泉州 362200)

      0 引言

      隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,國內(nèi)外貿(mào)易量劇增,物流行業(yè)往集中化、高速化方向進(jìn)步,直接導(dǎo)致起重機(jī)械尤其是港口大型起重機(jī)械使用需求量猛增[1]。一方面,起重機(jī)械的數(shù)量迅猛增長,另一方面單臺(tái)起重機(jī)械的使用頻率大幅度提升。而作為起重機(jī)械的大腦——控制柜,成為起重機(jī)械能否提供安全高效服務(wù)的關(guān)鍵所在??刂乒裨谑褂弥?,如果出現(xiàn)持續(xù)高溫狀態(tài),容易出現(xiàn)半導(dǎo)體器件性能惡化、電容等元器件等漏電流增大等問題[2]。同時(shí),一方面高溫容易導(dǎo)致電路電平的漂移較大、控制準(zhǔn)確性變差,結(jié)果造成PLC故障率增大,壽命降低;另一方面,溫度過低同樣會(huì)降低模擬回路的精度,使得回路的安全系數(shù)變小,嚴(yán)重的甚至?xí)鹂刂葡到y(tǒng)的動(dòng)作不正常。長期實(shí)踐證明,當(dāng)控制柜環(huán)境溫度急劇變化時(shí),影響更大[3]。因此,設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、成本低廉的溫度監(jiān)控系統(tǒng),對(duì)控制柜運(yùn)行溫度進(jìn)行監(jiān)控,意義重大。

      本文針對(duì)控制柜的溫度監(jiān)控等方面的問題,設(shè)計(jì)了一個(gè)完整的溫度檢測(cè)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了采用“單片機(jī)—測(cè)溫傳感器”進(jìn)行在線溫度測(cè)量的功能,跟蹤控制柜使用過程中環(huán)境及主板的溫度變化曲線,以確??刂乒窨梢詼?zhǔn)確發(fā)出指令,提升起重機(jī)作業(yè)的安全性和可靠性。該系統(tǒng)包括軟件和硬件,同時(shí),還可以實(shí)現(xiàn)在溫度超過設(shè)置閾值時(shí)及時(shí)報(bào)警。該系統(tǒng)在實(shí)際中有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。

      1 傳感器選型和設(shè)計(jì)

      1.1 DS18B20原理

      DS1820數(shù)字式溫度傳感器是新一代半導(dǎo)體集成傳感器,其充分利用了大規(guī)模集成電路技術(shù),把多項(xiàng)功能集中于一體,克服了傳統(tǒng)式溫度傳感器所存在的問題[4]。DS1820的主要功能部件包括:溫度探測(cè)頭和模擬回路,A/D信號(hào)變換存儲(chǔ)回路,只讀數(shù)字電路用存儲(chǔ)器(ORM、RAM和EZPORM),以及單總線通信接口等。DS1820的主要功能:通過溫度探測(cè)頭感知所處位置的實(shí)時(shí)溫度,轉(zhuǎn)化為電平輸入到檢測(cè)回路中,并轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)信息,按需存入相關(guān)的存儲(chǔ)器。檢測(cè)電路將被測(cè)點(diǎn)的溫度值檢測(cè)并輸入進(jìn)來,由于DS1820用的是經(jīng)典的差分對(duì)管線性化方法,解決信號(hào)在非線性工作區(qū)內(nèi)伴隨產(chǎn)生的非線性失真的問題,大大提高了測(cè)量范圍和精度。DS1820的測(cè)量范圍為-55~+125℃,測(cè)量精度為±0.5℃。

      探測(cè)頭感知的溫度的數(shù)值信號(hào),經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換回路,最終傳感器輸出的測(cè)量結(jié)果是2個(gè)字節(jié)8位的數(shù)字信號(hào),首個(gè)字節(jié)采用補(bǔ)碼的編碼方式存儲(chǔ)溫度8位二進(jìn)制碼的絕對(duì)值,次字節(jié)用來標(biāo)記首字節(jié)存儲(chǔ)的正值和負(fù)值的屬性(0x00H為正,0xFFH為負(fù))。

      1.2 DS18B20特點(diǎn)

      DS18B20接口為單總線形式,所以只需要一條數(shù)據(jù)線就能實(shí)現(xiàn)傳感器與控制器(單片機(jī)等各種微處理器)之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸,實(shí)現(xiàn)控制器對(duì)傳感器發(fā)送指令控制及傳感器向控制器反饋監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的功能。這種數(shù)據(jù)通信模式性價(jià)比高,抗干擾能力強(qiáng),穩(wěn)定性高,適合于各種工況(如港口起重機(jī)的在臺(tái)風(fēng)暴雨下工作等惡劣工況)的現(xiàn)場(chǎng)溫度檢測(cè)。同時(shí),該傳感器可以在數(shù)據(jù)線上的時(shí)序符合傳感器預(yù)先的設(shè)定的時(shí)候,即可通過數(shù)據(jù)線得電的供電方法獲取電源,這樣一來就不再需要外部電源,從而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,自身即可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)功能,不需要附帶其他的元器件,對(duì)安裝工藝幾乎沒什么要求。該傳感器還可以通過并聯(lián)的方式,實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫,可以更進(jìn)一步對(duì)多臺(tái)起重機(jī)械使用,組件監(jiān)控網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)使用單位對(duì)本單位起重機(jī)的全面管控。

      綜上,DS18B20相比其他傳感器來說有著更加小巧、更大的電壓帶寬、價(jià)格低廉、結(jié)果可靠等多項(xiàng)優(yōu)勢(shì),同時(shí)可搭配各種控制器,而且對(duì)環(huán)境要求低,合適組建溫度監(jiān)控系統(tǒng)。因此,本文采用DS18B20作為主傳感器。

      1.3 DS18B20存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)

      DS18B20內(nèi)設(shè)ROM(只讀存儲(chǔ)器)、RAM(數(shù)據(jù)暫存器)和EEPROM(非易失性記憶體)3種存儲(chǔ)器。其中,ROM為64位,作用是保存?zhèn)鞲衅鞯木幋a(包括芯片的編碼、序列號(hào)和CRS),作為每個(gè)DS18B20芯片的身份證,不會(huì)被修改。RAM共9個(gè)字節(jié),合計(jì)72位,以字節(jié)為單位存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。本文用第1~2個(gè)字節(jié)保存監(jiān)控到的溫度數(shù)據(jù),第3~4個(gè)字節(jié)用來保存高低溫報(bào)警閾值,第5個(gè)字節(jié)保存EEPROM的備份數(shù)據(jù)防止掉電帶來的數(shù)據(jù)丟失。第6~8個(gè)字節(jié)為計(jì)數(shù)器,用來記錄各種溫度出現(xiàn)的時(shí)序。最后一個(gè)字節(jié)用來做冗余校驗(yàn)。EEPROM共3位,第1~2位保存溫度上下限報(bào)警閾值,最后一位用來做冗余校驗(yàn)。同時(shí),報(bào)警閾值映射至RAM的第3~5字節(jié),生成在鏡像,用于快速調(diào)用。

      2 單片機(jī)的選型和設(shè)計(jì)

      2.1 單片機(jī)的選型

      一般來說,監(jiān)控系統(tǒng)可以由兩種方式實(shí)現(xiàn)。一種是以PLC為核心構(gòu)成,PLC在開關(guān)量控制方面具有較強(qiáng)優(yōu)勢(shì)[5],連接上位機(jī)又可彌補(bǔ)其數(shù)據(jù)管理和顯示功能方面的不足,但成本高;另一種是由單片機(jī)為核心,在每個(gè)需要監(jiān)控的地方還可以另配單片機(jī)作為分機(jī),各分機(jī)受主控機(jī)控制,單片機(jī)系統(tǒng)成本低、靈活性強(qiáng)[6]。

      當(dāng)前國內(nèi)外適用做監(jiān)控系統(tǒng)的單片機(jī)型號(hào)多樣,其中當(dāng)數(shù)MCS-51、MCS-96的應(yīng)用最為廣泛。而MCS-51的性價(jià)比極佳,用起研制的各種監(jiān)控系統(tǒng)越來越完善,支持的制造廠家以及芯片種類也多,同時(shí)還有可以針對(duì)各種不同需求定制新的集中的新機(jī)種,因此,MCS-51系列單片機(jī)是研發(fā)中小型嵌入式系統(tǒng)的常用選擇[7]。

      AT89C51是在我國應(yīng)用較早、技術(shù)較成熟的MCS-51系列單片機(jī),價(jià)格低廉、功耗低、性能高。其自帶的4 kb快閃(可編程/擦除只讀存儲(chǔ)器)、8位微控制器,與80C51引腳和指令系統(tǒng)完全兼容。AT89C51支持直接在線編程,同時(shí)可以利用非易失存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),擦除原有程序,重新編程,實(shí)現(xiàn)重復(fù)循環(huán)編程功能,為很多嵌入式控制應(yīng)用提供了非常靈活而又價(jià)格適宜的方案,其性能價(jià)格比極高。因此,本文選用AT89C51作為控制系統(tǒng)的頭腦。

      2.2 單片機(jī)的主要操作指令

      (1)復(fù)位:對(duì)DS18B20傳感器進(jìn)行復(fù)位。

      (2)收存脈沖:成功復(fù)位后,單片機(jī)發(fā)出指令,將數(shù)據(jù)單總線設(shè)置為高電平,用來接收存在脈沖。

      (3)ROM指令:執(zhí)行數(shù)據(jù)冗余驗(yàn)證,驗(yàn)證傳感器狀態(tài)是否正常。

      (4)交互指令:要求RAM和EEPROM進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的指令。

      (5)執(zhí)行或數(shù)據(jù)讀寫:指令以隊(duì)列形式進(jìn)行存儲(chǔ)和讀取,按順序執(zhí)行。

      3 程序設(shè)計(jì)

      3.1 DS18B20溫度值的讀取

      讀取溫度值的流程為:(1)復(fù)位、忽略ROM指令、運(yùn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存器的控制命令;(2)系統(tǒng)等待500μs(溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間);(3)復(fù)位、跳過ROM指令、運(yùn)行讀RAM的控制命令、讀取溫度。每次讀取封頂9個(gè)字節(jié),在讀取前根據(jù)需要設(shè)置讀取長度,如僅需要知道溫度數(shù)值時(shí),則設(shè)置讀取第1~2個(gè)字節(jié)。

      3.2 配置DS18B20讀寫時(shí)間隙

      (1)寫時(shí)間隙代碼如圖1所示。

      圖1 寫時(shí)間隙代碼

      (2)讀時(shí)間隙代碼如圖2所示。

      圖2 讀時(shí)間隙代碼

      (3)復(fù)位DS18B20代碼如圖3所示。

      圖3 復(fù)位DS18B20代碼

      4 樣機(jī)實(shí)現(xiàn)

      4.1 下位機(jī)實(shí)現(xiàn)

      本文采用工業(yè)版,制作簡(jiǎn)單方便,關(guān)鍵是設(shè)置好DS18B20的時(shí)序。要特別注意的是,本次用的單片機(jī)為1T模式,機(jī)器周期不經(jīng)過分頻。所以,在軟件上面對(duì)延時(shí)程序的軟件驗(yàn)證需要考慮到這個(gè)問題。即軟件仿真出來的延時(shí)時(shí)間并不等于時(shí)間單片機(jī)運(yùn)行時(shí)的延時(shí)時(shí)間,而是有一定的倍數(shù)關(guān)系。

      4.2 上位機(jī)界面設(shè)計(jì)

      LabVIEW[8]軟件是NI設(shè)計(jì)平臺(tái)的核心,集成了快速構(gòu)建各種應(yīng)用所需的各種工具,是開發(fā)測(cè)量系統(tǒng)的最佳選擇之一。本文采用LabVIEW軟件實(shí)現(xiàn)上位機(jī)界面的開發(fā)。

      4.2.1 主要控件設(shè)置

      (1)對(duì)TIMER控件設(shè)置TIMER回調(diào)函數(shù),在該函數(shù)里面可以進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的計(jì)算以及溫度實(shí)時(shí)曲線的繪制。

      (2)Begin控件的參數(shù)設(shè)置,設(shè)置Begin回調(diào)函數(shù),當(dāng)按下此按鈕時(shí),標(biāo)志位置一,啟動(dòng)溫度顯示曲線。

      (3)Stop控件的參數(shù)設(shè)置,設(shè)置Stop回調(diào)函數(shù),當(dāng)按下此按鈕時(shí),標(biāo)志位置零,暫停溫度顯示曲線。

      (4)CLOSE控件的參數(shù)設(shè)置,設(shè)置CLOSE回調(diào)函數(shù),當(dāng)按下此按鈕時(shí),退出上位機(jī)顯示界面。

      4.2.2 關(guān)鍵函數(shù)配置

      (1)配置端口參數(shù):Open Com Config(2,"",9 600,0,8,1,512,512)。該函數(shù)可以設(shè)置窗口通信的串口號(hào)、波特率、是否進(jìn)行奇偶校驗(yàn)等與下位機(jī)通信的參數(shù)。由于本文采用的電腦與下位機(jī)的通信串口號(hào)為COM2,所以設(shè)置PortNumber為COM2。為了與下位機(jī)中的串口參數(shù)一致,波特率設(shè)置為9600Baud、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位數(shù)為8、一位停止位。

      (2)數(shù)組求和函數(shù):Sum1D(datetemp,num,&temp)。

      (3)求數(shù)組中的最大最小值:Max Min1D(datetemp,num,&max,&maxid,&min,&minid)。

      (4)幅值函數(shù):SetCtrlVal(panel Handle,PANEL_NUMERIC_4,(float)(temp)/num)。

      (5)關(guān)閉串口2:CloseCom(2)。

      (6)串口接收數(shù)據(jù)時(shí)間回調(diào)函數(shù):Install Com Callback(2,LWRS_RXCHAR,1,'

      安吉县| 达州市| 尼木县| 四川省| 东乡县| 北海市| 浏阳市| 黔江区| 张家界市| 百色市| 鹰潭市| 微博| 旬邑县| 库车县| 嵊州市| 马山县| 闸北区| 英超| 碌曲县| 汶川县| 华宁县| 深州市| 上高县| 鹿邑县| 武山县| 玛曲县| 西林县| 玉屏| 腾冲县| 安宁市| 北宁市| 鄂伦春自治旗| 胶州市| 蒙阴县| 汤阴县| 任丘市| 无棣县| 中江县| 织金县| 东乡族自治县| 本溪市|