现代工业环境中微控制器关键应用的几个实例(2)

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简介:就微控制器在行业中的设计和应用来说,没有哪个行业像工业自动化和控制领域发展得如此迅速。由于中国及亚洲其它地区主要制造工厂自动化程度的提高,新技术被用来提高效率,因此对制造成本以及产品成本有重要的影响。

随着更多的处理和判决的实现脱离本地,以及客户服务器中央控制模型变成一个类似“对等”的分布式模型,这就需要向更先进的混合信号SoC发展。像PLC和I/O模块、温度/工艺控制器、CNC机床这样的设备类型,以及例如流量/高度测量、编码器/解析器、测量仪/指示器/极限报警、电机保护以及断路器等其它应用,将成为进一步改进本地智能的主要应用,这些将以单芯片的形式实现,这些单芯片中将集成多通道、混合信号A/D转换以及专用的h/w处理和辅助的MCU系统管理。

利用PLC和I/O模块、电机驱动控制器和多轴控制器的一个实例是典型的包装应用,这种应用包括一个用于卷绕材料的退绕辊子、一个用于传送需要包装物品的进料装置,以及一些封口位置和一个完成包装后移走物品的传送装置。

当被包装材料的注册信息比较差、包装材料的张力不一致以及封装较差时,这种系统的开环控制通常导致低的吞吐量(效率)和较差的质量。最终的结果就是因为额外的QA检查、监控以及产品损坏而增加了单位成本,且不说连续监控所增加的额外人力成本。

相同系统的闭环作业将增加参数的监控和反馈功能,例如辊子的扭矩、速度和辊子上剩余材料的数量(长度)、进料和出料传送装置的速度/张力、封口辊子的温度和压力、待包装产品的注册/定位以及任何一个关键单元的震动。上面例子中主电机驱动函数(速度、张力和位置)的控制可以看成是一个伺服系统,可以通过增加像温度和振动这类的二次测量来实现。

在伺服系统中,通过位置、速度/角速度和电流环实现闭环操作。

位置环路通过输出一个带有由编码器或解析器提供的旋转角度反馈信息的速度/角速度命令,使电机的旋转角度能达到所要求的位置。速度环路通过环路中的这一部分来控制由位置环路所设定的电机旋转速度,环路由来自编码器或解析器的反馈数据来关闭。速度环路输出是电流环路的输入,它为电机提供实现指定位置和速度的电流。电机电流值被反馈到电流环路,将命令和响应值之间的差值尽可能地减小到零。Teridian公司获得专利的单转换器技术架构和应用在其用于测量单相或多相功率测量的能量测量器件71M651x系列中的技术非常适用于这些类应用要求的高精度电流测量。

一种用作断路器和继电器保护的漏电跳闸器的新器件――71M6-03也非常适合上面谈到的包装应用中的电机保护。利用Teridian公司的专利的单转换器技术,71M6?03集成了22位的Δ-∑ADC、6主1次的电流传感器输入、数字温度补偿、精确的电压基准、32位的可编程计算引擎、定时器、实时时钟(RTC)、两个UART和一个单周期执行8位MCU。

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