工程机械与控制技术

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一、工程机械中控制系统的结构

1.控制器的工作原理

首先选择ARM7系列的微处理器，再利用它自身的优点（即功率消耗低、性能高）来提高系统的可操作性，在这一时期使用S3C4480X芯片，是由SAMSUNG公司推出的。其中型号为S3C44BOX的芯片被应用在国内许多大型的机械工程控制系统中，这一型号的芯片不但为工程节省了许多投入资金，而且还帮助提供适合机械控制的最大性能，对于它所集成的8KBCache作用非常强大，通过12C控制器、串口、A/D转换接口、看门狗定时器等模块来完成指令执行任务，高性能静态CMOS技术的嵌入降低了设备耗电量。

2.硬软件设计

（1）通信和调试接口通信和调试接口有很多种类型，其中主要以JTAG、RS-232类型的接口已经开始实现了信息的互通。并且RS-232c接口已经被广泛的使用在系统的硬件设计中了，它能够很快的处理一些数据内容；另一种JTAG接口能够完成在线编写程序的工作，并且同时还能够处理系统的一些流程，最后USB接口的任务就能够和移动设备完成很好的对接，这样测量速度就能够自然的分到PWM输出电路中。又因为芯片S3C44BOX中含有关于TTAG的全部的信息，所以它能够很好的配合JTAG调试器操作的通信活动。

（2）人机交互模块人机交互模块其实就是利用控制的方式指示XY轴坐标值以及参数值等来完成信息的显示功能，其中LCD液晶显示器能够实现图像和文字的呈现功能以外还可以满足可理解性和可操作性的两种要求，所以我们选择了LCD液晶显示器，对于液晶控制系统本身就已经存在于S3C4480X芯片当中，所以不仅降低了外围设计的难度，而且对于大多数的显示器和控制信号线只需要有连接的功能即可，所以用户可以通过键盘把信息输入到显示器中。

（3）系统的A/D转换电路系统的A/D转换方式在转换信号中起到了最重要的作用，它使得那些抽象的模拟信号转换成了人们更容易理解的数字信号，而模拟传感器只是将工程机械的电压、温度、油量、等等参数准确的传输给操作人员。所以A/D转换方式是一个具有多优点的转换方式，例如S3C44BOX芯片，该芯片附带TA/D转换方式，从而使得了该方式不仅能够迅速的采集一些传感器的相关信号，与此同时，还能够在传输过程中对该相关信号进行相应处理。转换工作就是在保持适宜输出电压最大值的同时，来放大电路、Vout引脚输出来完成。

（4）电机驱动控制模块在芯片中嵌入PWM会使使脉冲宽度调节得到最大限度的利用，并且我们会利用两个交流伺服电机来提高工程控制系统的可行性还是为了更好地完成位置控制工作，其功能在电源模块的引导下选择具体配置，在多数情况下都是使用电压为24V的蓄电池，但是为了满足工程机械的运行要求，所以在芯片供应电压多数为2.5V。

（5）操作系统的移植在软件设计时常使用uC/OS-Ⅱ系统，然后使用代码将这些系统移植到工程机械控制系统中去。第一，我们要解决常值问题，这就需要用#define来处理，使得这些常值数据和编译器中的数据进行契合，这是进行函数编写的前提条件，然后再通过函数的流程来完成任务。移植的前提是必须要有相应的数据硬件堆栈，从而保证代码的进入和退出都符合相应标准的要求。所以对应的编译器必须能够及时有效的将代码输入进去，而且定时中断等工作也需要做好，这也是协议内容之一。

二、工程机械的控制技术

1.嵌入式技术

现如今，伴随着社会高速发展，信息技术也有很大的发展，导致了芯片的处理能力愈来愈强，但是价格却处于下跌，所以整体性价比有很大的提高。控制器的CPU也慢慢的从16位技术转向了32位/64位的嵌入式微控制器，例如MCU，Micro等等。同时，也出现了多核处理的概念，而且也必定成为以后的发展重心。多核体系结构相对于单核的处理器具有很大的优点以及效率，不仅能同时完成多任务的调度和设备资源的管理，还能够同时完成数字的高度计算，而且处理的速度也很快，多核结构之间进行了分工协作，从而使得了该类控制器性能以及效率都有了一个质的飞跃。在32位/64位嵌入式处理器丰富的硬件资源基础上，VxWorks、RT-Linux等嵌入式实时操作系统的支持使得了各硬件资源的调度管理能力将大大提高。

2.高性能伺服驱动技术

变频调速在纺织机械行业中被广泛采用，伺服技术即将是纺织机械的发展，也是多轴技术平台的下一个步骤。可提前看见的单锭（轴），对驱动器将会有很大的需求，即低功耗的伺服驱动器。纺织机械的需要，为实现驱动程序：依次调整伺服，变频器的趋势是一种必然的，但这种驱动器是一个工作速度较为灵活的所控制，位置和转矩的控制，及灵活的交换方式，可以设置，现场总线接口的完毕，通信任务及多轴一致控制器及高压水平，表现出一个不一样的总线，共享高功率整流，逆变器配套共享直流母线技术，在驱动轴的条件下多个电源能量回馈效率增加，算术及逻辑的特定的控制是I/O功能和PLC完成的，以达到分散的现场控制模式，驱动程序和低级别的能力的控制，以以成为所述驱动单元驱动的额外提供的调试工具和丰富的软件，选择驱动器是很重要的考虑因素指标。所以，为了使电机及纺织机械往复伺服驱动器快，具有不错的市场前景。

3.以太网现场总线技术成为主流

现场总线技术是绝对是最令人兴奋的现代工业控制技术的工程机械控制器与控制技术的发展。计算功率控制器快速打通过信息交换之间的瓶颈，显着提高系统的可靠性的工业通信驱动。随着现场总线技术，它是需要充分发挥高速通信功能，它来完成上位控制要求改变一些传统的控制方法。卖方控制器和驱动器都开始适应多种现场总线选项。合理的价格和可选的通信的开放性是大多的客户在选择供应商的一个重要标准。工业以太网现场总线技术将成为发展的重点和主流技术。它是用来直接在器件层，从而在工业自动化中的显着变化，从技术角度来看，以太网技术的发展尤其显得广泛而快速。

4.光纤远程诊断技术

为了保证我国的工程机械技术在世界上有一席之地，中国的一些纺织机械市场采用光纤远程诊断技术，在中国纺织企业在世界上是迈出了一大步。地理转移的竞争所带来的新问题及客户要求的方式，为客户提供快速的技术服务。人们进行远程诊断的问题，即解决数字无线技术的基础上，纺织机械或有线。

三、结束语

总而言之，社会生产力的发展，需要把工程机械设备优化，提供先进的技术和设备，在激烈的市场竞争和技术的发展相当快的今天，数字化技术成为我国发展的主流，工程机械控制技术能够给我们提供一个更高，更灵活的质量生产要求。所以，加强工程机械的控制技术是我们努力的目标。

作者：刘庆春单位：济南金曰公路工程有限公司