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基于双处理器的点焊控制系统的硬件设计

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:针对点焊的控制特点,设计了一种基于双处理器的点焊控制系统。在该系统中,DSP模块负责智能控制程序运算,MCU模块负责进行人机对话,而信号的输入输出则由独立的AD&IO模块负责。模拟试验表明,该硬件系统满足工作要求。

    关键词:点焊控制 双处理器 硬件设计

点焊是将焊件装配成搭接接头,并压紧在两电极之间,利用电流通过焊件时产生的电阻热熔化母材金属,冷却后形成焊点的一种电阻焊方法。其通电加热时间一般为几至几十周波(一周波为0.02s),而电流有效值一般为几至几十KA。(范文先生网www.fwsir.com收集整理)

点焊是一个高度非线性、存在多变量耦合作用和大量随机不确定因素的过程,其形核处于封闭状态,时间极短,特征信号提取困难,控制难度较大。

1 设计思想和总体方案

近年来,智能控制技术正被积极地引入点焊控制研究领域,但由于其算法高度复杂、计算密集,因此对系统的实时性要求越来越高。另一方面,DSP(数字信号处理器)技术的蓬勃发展,使得其在工业控制领域的应用越来越广泛。因此在本设计中,使用DSP作核心处理器,充分发挥其运算速度快的优势,并尝试利用多种智能控制算法对点焊进行质量控制,以提高焊点的质量和可靠性。

在实际工作中,点焊需要设置的参数较多,操作者不得不依赖于各种手册、说明书和/或专家编制的工艺文件来进行设备;而且在选定参数之后,往往还需要通过一系列的旋钮、按钮等开关进行设置,操作复杂,容易造成混乱。因此在本设计中,应用MCU(单片机)实现人机对话功能。通过键盘输入和液晶显示,既充分体现了数字化控制的优势,也有助于实现点焊专家系统。

由于点焊系统工作在大电流、强磁场的环境下,因此控制系统的抗干扰问题尤为重要,且DSP的工作频率高,所以将信号的输入、输出部分和DSP、MCU模块分开,设计独立的AD&IO模块。

系统的总体方案如图1所示。
基于双处理器的点焊控制系统的硬件设计
2 DSP模块的设计

本系统选用了DSK-TMS320VC5402芯片作控制核心。DSP是TI公司提供的一套标准的DSP开发平台,其目的是令使用者能较能地开发和应用基于DSP的系统,为最终的目标系统提供软、硬件设计参考模板。有关DSK的具体说明请参阅有关的技术资料。

DSK提供了存储器接口和外围设备接口两列扩展接口。根据“灰箱法”的设计思想,不用完全理解DSK的内部原理,只需在对其整体有一个基本了解的基础上,选择可能要用到的信号即可。因此专门设计了一块转接板,作为外围电路与DSP之间通讯的桥梁。从DSP中引出了26个信号,如表1所示。

表1 转接板信号

信号名

作      用

电源与地信号 +5V 由DSK取出,使整个系统同时上电 GND 从DSK发出,保持系统的地信号相同 用于A/D电路的信号 ADEN 用作TLV2544片选和使能信号 X_FSX0 发送同步帧,使A/D转换开始 X_DX0 发送MCBSP对TLV2544的控制指令 X_FSR0 接收X_FSX0信号,使DSK和TLV2544保持同步 X_CLKX0 发送时钟频率信号给TLV2544 X_CLKR0 接收X_CLKX0时钟,使DSK和TLV2544保持时钟同步 X_DR0 接收TLV2544转换好的数字数据 用于I/O电路的信号 INPUT 用作允许输入信号 OCLOCK 用作输出锁存信号 OUTPUT 用作允许输出信号 X_D[07] 接入数据总线,传输I/O数据

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