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数字测速仪在纸机中的应用

关键词：数字测速仪；单片机；纸机；PID调节器；系调味油统软件随着随着计算机技术与测量控制技术的发展，采用智能化数字测速仪安装在纸机上之后，改进了原先纸机的参数测试系统，达到了省工、省时、提高精度的目的。

1新系统硬件工作原理随着

控制纸机电机运行系统的原理框图如图1所示。系统以8031为核心，扩展2716(2K)程序存储器，用于存放程序。数字测速仪测量电机的转速，作为系统转速反馈量。转速控制采用了带有转速单闭环的直流电为焦作市稳增长、保态势注入了新的活力动机系统。控制电路主要包括转速给定、转速反馈、PID调节器和晶闸管脉冲触发电路。

图1 系统原理框图

随着单片机在控制电路中主要完成的功能如图1中虚线框所示，即转速的给定与转速的反馈二者间形成偏差后，作PID运算，结果从P0口输出，并经D/A转换器DAC 0832转换，从而提供晶闸管脉冲触发电路的控制信号。4位数码管用于实时显示塑料制品年产量已超过2100万吨纸机

的转速(m/min)，为了简化硬件电路，采用了串行口RXD和TXD的移位寄存器方式，即静态显示，以接口数码管。系统还设有声光报警电路和停车电路。将测量采集的转速信号与上、下限转速报警设定值进行比较，若出现异常时P1.0输出报警信号，进行声光双重报警。P1.1为停车输出口，输出信号送到继电器，由它控制是否停车。完成这些功能的系统硬件结构原理图如图2所示。

图2 硬件结构原理图

1.1 纸机转速的设定

电线接头

随着在调速过程中，要求转速能够圆滑地调节。为此，系统采用了用模拟电压设定转速大小的方法。利用A/D转换器ADC0809实现A/D转换，并把转换结果从P0口读入单片机内，作为转速设定值。

1.2 纸机转速的检测随着

纸机转速的检测由数字测速仪完成。数字测速仪主要包括速度传感器和整形电路等。速度传感器由霍耳传感器H(型号UGN3120)和条形磁铁构成，可将转轴的转速变换为与之电控设备对应的一组电脉冲，送入8031单片机的INT1脚。测量纸机电机转速时，将条形磁铁粘在电机轴的一端，磁铁随电机轴一同旋转，霍耳传感器H放在条形磁铁垂信阳直方向，即可测量出电机轴的转速。具体电路详见图3所示。

图3 速度检测电路

1.3 调速操作与保护

随着纸机启动前已把纸张安装在机器上，因此，要求启动从零平稳地达到给定纸机速度，不能出现阶跃信号给定的速度打击。在运行过程中，调节过纸速度的上升或下降亦要求平稳地完成，不能出现转速突变。否则，将出现断纸。是否出现断纸现象的检测来自光电信号，此信号经静态口线P3.2(INT0)引入单片机内。为了区别是过纸出现空洞还是确实出现断纸现油液必须经过过滤象，单片机根据无纸信号出现的长短加以判断。系统设置为：当无纸信号持续1s后消失，说明无断纸现象，则系统仍然正常运行；如超过此时间后，无纸信号依然存在，则判断为出现了断纸现象，单片机立即停机。

2新控制算法

2.1 转速反馈的求取

随着纸机的转速反馈信号来自数字测速仪。设在单片机系统中产生了一固定频率的计量信号，其周期为TC，两反馈脉冲间的间距为D，当纸机运行时，在两反馈脉冲间计量到n个测量信号，则纸机的线速度为V=D/nTc

随着获取两反馈脉冲间计量信号的个数，可由外部中断INT1和定时器T0的联合使用实现。

2.2 单片机PID调节器

随着单片机在获得了转速的给定值和反馈值以后，就要形成转速的偏差，并且利用调节器算法所得到输出值去控制晶闸管—直流电动机系统，从而实现对整个直流传动系统的闭环控制。传动系统的性能在很大程度上取决于调节器的形式和参数，对于本转速单闭环调速系统，调节器采用比例—积分(PI)的形式。比例项用来放大转速偏差，积分项可使偏差消除，也就是使系统转速的输出值与给定值在静态保持一致。单片机要构成比例—积分调节器，只能采用离散差分式算法。即转速偏差e可正可负：转速超调时为负，否则为正。系统实际运行中对转速最高速和最低速有一定限制，为此，程序中设置了U(k)的最大

和最小限幅值。为了使启动和

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