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基于雙處理器的點(diǎn)焊控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
摘要：針對(duì)點(diǎn)焊的控制特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種基于雙處理器的點(diǎn)焊控制系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，DSP模塊負(fù)責(zé)智能控制程序運(yùn)算，MCU模塊負(fù)責(zé)進(jìn)行人機(jī)對(duì)話(huà)，而信號(hào)的輸入輸出則由獨(dú)立的AD&IO模塊負(fù)責(zé)。模擬試驗(yàn)表明，該硬件系統(tǒng)滿(mǎn)足工作要求。關(guān)鍵詞：點(diǎn)焊控制 雙處理器 硬件設(shè)計(jì)
點(diǎn)焊是將焊件裝配成搭接接頭，并壓緊在兩電極之間，利用電流通過(guò)焊件時(shí)產(chǎn)生的電阻熱熔化母材金屬，冷卻后形成焊點(diǎn)的一種電阻焊方法。其通電加熱時(shí)間一般為幾至幾十周波（一周波為0.02s），而電流有效值一般為幾至幾十KA。
點(diǎn)焊是一個(gè)高度非線性、存在多變量耦合作用和大量隨機(jī)不確定因素的過(guò)程，其形核處于封閉狀態(tài)，時(shí)間極短，特征信號(hào)提取困難，控制難度較大。
1 設(shè)計(jì)思想和總體方案
近年來(lái)，智能控制技術(shù)正被積極地引入點(diǎn)焊控制研究領(lǐng)域，但由于其算法高度復(fù)雜、計(jì)算密集，因此對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求越來(lái)越高。另一方面，DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）技術(shù)的蓬勃發(fā)展，使得其在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。因此在本設(shè)計(jì)中，使用DSP作核心處理器，充分發(fā)揮其運(yùn)算速度快的優(yōu)勢(shì)，并嘗試?yán)枚喾N智能控制算法對(duì)點(diǎn)焊進(jìn)行質(zhì)量控制，以提高焊點(diǎn)的質(zhì)量和可靠性。
在實(shí)際工作中，點(diǎn)焊需要設(shè)置的參數(shù)較多，操作者不得不依賴(lài)于各種手冊(cè)、說(shuō)明書(shū)和/或?qū)＜揖幹频墓に囄募䜩?lái)進(jìn)行設(shè)備；而且在選定參數(shù)之后，往往還需要通過(guò)一系列的旋鈕、按鈕等開(kāi)關(guān)進(jìn)行設(shè)置，操作復(fù)雜，容易造成混亂。因此在本設(shè)計(jì)中，應(yīng)用MCU（單片機(jī)）實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話(huà)功能。通過(guò)鍵盤(pán)輸入和液晶顯示，既充分體現(xiàn)了數(shù)字化控制的優(yōu)勢(shì)，也有助于實(shí)現(xiàn)點(diǎn)焊專(zhuān)家系統(tǒng)。
由于點(diǎn)焊系統(tǒng)工作在大電流、強(qiáng)磁場(chǎng)的環(huán)境下，因此控制系統(tǒng)的抗干擾問(wèn)題尤為重要，且DSP的工作頻率高，所以將信號(hào)的輸入、輸出部分和DSP、MCU模塊分開(kāi)，設(shè)計(jì)獨(dú)立的AD&IO模塊。
系統(tǒng)的總體方案如圖1所示。
2 DSP模塊的設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)選用了DSK-TMS320VC5402芯片作控制核心。DSP是TI公司提供的一套標(biāo)準(zhǔn)的DSP開(kāi)發(fā)平臺(tái)，其目的是令使用者能較能地開(kāi)發(fā)和應(yīng)用基于DSP的系統(tǒng)，為最終的目標(biāo)系統(tǒng)提供軟、硬件設(shè)計(jì)參考模板。有關(guān)DSK的具體說(shuō)明請(qǐng)參閱有關(guān)的技術(shù)資料。
DSK提供了存儲(chǔ)器接口和外圍設(shè)備接口兩列擴(kuò)展接口。根據(jù)“灰箱法”的設(shè)計(jì)思想，不用完全理解DSK的內(nèi)部原理，只需在對(duì)其整體有一個(gè)基本了解的基礎(chǔ)上，選擇可能要用到的信號(hào)即可。因此專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了一塊轉(zhuǎn)接板，作為外圍電路與DSP之間通訊的橋梁。從DSP中引出了26個(gè)信號(hào)，如表1所示。
表1 轉(zhuǎn)接板信號(hào)
信號(hào)名
作 用
[1] [2] [3] [4]
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