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1、第2期 煤质技术2004年3月MSP430单片机在水煤浆球磨机给料控制系统中的应用祝恩国,张公鹏,张海舰,黄镇,徐志强(中国矿业大学化学与环境工程学院,北京 100083)摘 要 本文介绍了基于TI公司MSP430F149单片机设计的新型嵌入式水煤浆球磨机给煤、给水、给药控制系统,重点讨论了系统组成、软硬件的具体设计和实现。关键词 MSP430 给煤 给水 给药 控制212给水、给药量的检测控制1 概 述由流量计对给水、给药量进行实时检测。信号在水煤浆制备过程中,需要对球磨机中的给煤、经
2、AöD转换、PID调节、DöA转换后送入计量泵变给水、给药量进行严格控制。这些参数对产品质量频器;调节计量泵电机的运行频率,改变电机的转有很大影响,需要根据给煤皮带的给煤量及时调整。速,从而使给水、给药量符合需要。系统结构组成由于系统存在较大的惯性和滞后性,而且影响给煤、见框图2。给水、给药量的扰动因素较多,所以要采取措施对给煤、给水、给药量实现快速、稳定、精确的控制,减少能源消耗和设备磨损,以满足生产需要。2 水煤浆球磨机给料闭环控制系统组成水煤浆球磨机闭环控制系统主要由4部分组成:给煤控制、给水控制、给药控制和
3、水煤浆的浓度控制系统。这4个子系统可以分别控制。本文主3 系统软硬件设计要讨论MSP430F149单片机在给煤、给水、给药控制系统中的应用。闭环控制系统组成见框图1。系统中,控制器采用TI公司的MSP430F149单片机,使控制系统自动化水平大大提高。(1)内置2KBRAM、60KB的FlashROM,RAM、ROM和全部外围模块都位于同一个地址空间内,具有丰富的片内外围,性价比很高。(2)6个8位并行IöO端口,完全可实现该系统所有信号的输入、输出,不需要硬件扩展。其中,P1、图1 水煤浆球磨机闭环控制系统P2端
4、口的每个引脚都具有中断功能。211给煤量的检测控制(3)带有12位AöD转换器ADC,完成模拟设由给煤皮带秤检测给煤量,送入16位单片机定功能,可以与端口结合实现AöD转换。MSP430F149经AöD转换与需要量相比较,通过311系统硬件部分设计PID调节后进行DöA转换;信号送入变频器调节给(1)AöD转换的设计。MSP430F149单片机自煤皮带机的转速,从而改变给煤量。身带有12位精度的AöD转换器ADC12。此模块带53©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Lt
5、d.Allrightsreserved.第2期 煤质技术2004年3月有采样及转换时序电路,使转换接口的设计相当简单,只进行必要的设计即可实现此功能。(2)DöA转换的设计。DöA转换器采用2片双通道的AD9751。它是一种高达300MSPS的高速数模转换器,内含高性能的10位DöA内核、一个基准电压和一个数字接口电路。具有优异的交直流特性,在217～316V下工作。通过一个外部电位器使电流在2～20mA范围内输出,转换精度高,功耗小。(3)键盘接口电路的设计。MSP430F149的P1
6、、TI公司的16位单片机MSP430F149编程的突P2口具有中断功能。这2个端口的8个引脚都有各出优点,就是可以用C语言编写,充分利用C语言自的控制寄存器;每个引脚可以单独控制,而且引编程结构化、程序简洁和运行速度快等特点。本系脚可以作为中断源,单独选择中断触发沿,允许中统就采用C语言来编写,软件设计采用模块化结断。P1、P2口各使用一个中断向量。P110～P117产构,使友好的人机界面、中文显示与提示简洁易懂。生同一个中断,P210～P217也产生同一个中断。这软件模块组成如下图4。种结构较适合实现基于中断的键
7、盘输入响应程序。系 统 主 程 序此系统中,我们使用4×4行列式键盘。因此,只用P2口即可实现。键盘程序采用行扫描法,即键中打液状给煤给水给药盘断印晶态P110、P111、P112、P113接4根列线,列线定义为量检量检量检输系输显显测控测控测控入统出示示输出口;P114、P115、P116、P117接4根行线,行制子制子制子子子子子子程序程序程序程程程程程线定义为输入口,行线需接上拉电阻。序序序序序键盘输入响应程序的设计按照中断方式运行。图4 软件模块组成当有键按下时,产生中断把MCU唤醒,并启动定时系统
8、启动后先初始化,在各模块的配置完成后,为12ms的定时器。定时器产生中断时,再次唤醒MSP430F149开始读取流量计的输入,经AöD转换微处理器并扫描键盘判断是否有键按下。如果确认后送入MSP430F149内部并显示瞬时值。转换后的有键按下,计算出键值并执行与该键值对应的程序,数字信号在控制信号作用下送给比较机构,经PID完成相应功能。调节后到达变频器;由
