一种试验机测控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种试验机控制系统，包括片上系统处理器、大规模可编程门阵列、以太网单元、EEPROM存储器、RS232串行通讯单元、RS485通讯单元以及A/D采集转换电路，大规模可编程门阵列以及以太网单元均通过并行总线与片上系统处理器相连，并行总线包括地址总线以及数据总线，通过不同的地址分配来实现不同模块之间的访问；片上系统处理器与EEPROM存储器之间通过IIC总线连接；RS232串行通讯单元以及RS485通讯单元分别通过串行总线与片上系统处理器进行数据交换；A/D采集转换电路通过SPI总线接口与片上系统处理器相连。本发明专利技术的优点是采用全数字化控制方式，集A/D采集、计数器及脉冲发生PWM、方波发生SWP、以太网等功能于一体，其结构简单可靠，并且具有十分良好的互换性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种试验机控制系统，包括片上系统处理器、大规模可编程门阵列、以太网单元、EEPROM存储器、RS232串行通讯单元、RS485通讯单元以及A/D采集转换电路，大规模可编程门阵列以及以太网单元均通过并行总线与片上系统处理器相连，并行总线包括地址总线以及数据总线，通过不同的地址分配来实现不同模块之间的访问；片上系统处理器与EEPROM存储器之间通过IIC总线连接；RS232串行通讯单元以及RS485通讯单元分别通过串行总线与片上系统处理器进行数据交换；A/D采集转换电路通过SPI总线接口与片上系统处理器相连。本专利技术的优点是采用全数字化控制方式，集A/D采集、计数器及脉冲发生PWM、方波发生SWP、以太网等功能于一体，其结构简单可靠，并且具有十分良好的互换性。【专利说明】一种试验机测控系统
本专利技术涉及试验机测控领域，更具体地说，是涉及一种试验机测控系统。
技术介绍
随着数字技术的快速发展，试验机行业也由以往的模拟控制技术走向数字控制，但这种所谓的数字控制技术也只能是在整个模拟系统中部分单元电路采用数字控制方式，其功能主要还是依赖阻容电路的分立元件调整其放大倍数和项敏等参数，这种方式不能有效的消除周围环境以及模拟元件离散型等对整个系统精度的影响，更不能实现整套控制系统的批量生产，这就给整个控制系统的电气性能带来了极大的影响也为生产与维护带来很多麻烦，尤其是在脉冲发生和编码器位置反馈信号的采集上，国内厂家所采用的办法直接将脉冲发生信号和编码器位置反馈信号连接到处理器的中断端口，这会严重的影响处理器的处理速度，导致整个控制系统的实时性和稳定性受到了制约。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种试验机控制系统，以解决目前试验机控制系统依赖阻容电路的分立元件调整其放大倍数和项敏等参数、不能有效地消除周围环境以及模拟元件离散性对整个系统精度的影响、更不能实现整套控制系统的批量生产等问题。为达到上述目的，本专利技术采用如下的技术方案:一种试验机控制系统，包括片上系统处理器、大规模可编程门阵列、以太网单元、EEPROM存储器、RS232串行通讯单元、RS485通讯单元以及A/D采集转换电路，所述大规模可编程门阵列以及以太网单元均通过并行总线与片上系统处理器处理器相连，所述并行总线包括地址总线以及数据总线，通过不同的地址分配来实现不同模块之间的访问；所述片上系统处理器与EEPROM存储器之间通过IIC总线连接；所述RS232串行通讯单元以及RS485通讯单元分别通过串行总线与片上系统处理器进行数据交换；所述A/D采集转换电路通过SPI总线接口与片上系统处理器相连。所述大规模可编程门阵列实现交流电机驱动、直流电机驱动、电机的位置反馈以及电机的I/o 口的输入输出。所述交流电机驱动为:通过大规模可编程门阵列产生1-1MHz的方波的产生，通过对应的交流驱动板卡进行功率放大后输出，从而驱动交流伺服电机。所述直流电机驱动为:通过大规模可编程门阵列产生占空比为0.01-100%的PWM信号，通过直流驱动卡进行功率放大后输出，从而驱动直流电机。所述电机的位置反馈为:通过光电式编码器输入给大规模可编程门阵列的I/O引脚，通过大规模可编程门阵列实现计数，然后通过并行总线传送给片上系统处理器。所述试验机控制系统的流程如下:A.系统上电后，片上系统处理器首先进行初始化程序，配置内部各参数；B.读取片上系统处理器内的看门狗及时钟电路，如果有任何一方没有反应，程序将循环检测；C.采集试验数据，其中包括:试验力通道，变形通道，位移通道；D.进入主循环，所述试验机控制系统采用多线程编程方式，将采集试验数据、计算机通讯、控制输出通道分别分配到不同的线程中，随时判断是否需要与计算机通讯，是否需要更改控制方式。所述控制方式包括开环控制以及闭环控制，所述开环控制为以恒定速度控制电机；所述闭环控制包括以下三种方式，即恒应力控制，恒应变控制以及恒位移控制。所述恒应力控制是指在试验过程中试验力变化量是恒定的，它的实现过程如下:①给定力值Rk;②测量力值Yk及时间；③计算Ek=Rk-Yk及时间偏差；④判断时间偏差是否为零，如果时间偏差为零，只进行ro调节，否则进行PID调节;⑤调节后，输出速度控制量；⑥进行速度限定判断，返回速度值。与现有技术相比，采用本专利技术的一种试验机控制系统，是以片上系统为核心其他电路为辅助搭建的。片上系统与大规模可编程门阵列、以太网模块是通过并行总线相连接的，其中包括数据总线和地址总线。RS485及RS232串口与片上系统之间是通过串口总线连接的，用以电平转换；模数转换器、EEPROM存储器可以直接连接在SOC处理器的I/O引脚上。伺服电机的驱动、位置反馈以及I/O 口的出入输出是通过大规模可编程门阵列实现的。总之，本专利技术的优点是采用全数字化控制方式，集A/D采集、计数器及脉冲发生PWM、方波发生SWP、以太网等功能于一体，其结构简单可靠，并且具有十分良好的互换性。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术的实施例的电路原理框图；图2为本专利技术的实施例的大规模可编程门阵列的功能模块原理图；图3为本专利技术的实施例的以太网单元原理图；图4为本专利技术的实施例的EEPROM存储单元原理图；图5为本专利技术的实施例的RS232串口通讯单元原理图；图6为本专利技术的实施例的RS485通讯单元原理图；图7为本专利技术的实施例的A/D采集转换电路单元原理图；图8为本专利技术的实施例的流程框图；图9为本专利技术的实施例的闭环控制的原理框图；图10为本专利技术的实施例的闭环控制的流程框图；【具体实施方式】下面结合附图和实施例进一步说明本专利技术的技术方案。实施例请参阅图1所示的一种试验机测控系统，包括:I)如图2所示的CPLD(大规模可编程门阵列)电路采用的是ALTERA公司的EPM1270芯片与SOC(片上系统)处理器通过并行总线相连在工业控制领域，并行总线的执行速度最快。此系统是围绕S0C+CPLD展开的，CPLD属于大规模可编程门电路系列，不但执行速度在ns级别而且不存在死机现象。在硬件系统搭建好的情况下，通过修改CPLD中的代码程序，可实现不同的控制输出和不同类型的信号采集，这在试验仪器这种小规模、多品种的控制领域是非常具有优势的。2)再请参见如图3所示的以太网单元采用CP2200芯片，兼容100/1000BASE-T网络，全/半双工自适应，通过8位非复用总线方式与SOC (片上系统)处理器相连。3)再请参见如图4所示的EEPROM存储器采用的是24CL16芯片实现的，SOC(片上系统)处理器与EEPROM存储器之间是通过IIC总线连接的。4)再请参见如图5所示的串行通讯单元，采用了 RS232电平转换芯片MAX232与SOC(片上系统)处理器通过串行总线进行数据交换，作为外部的通讯接口。5)再请参见如图6所示的RS485通讯单元，采用了 RS485转换芯片MAX1483与SOC(片上系统)处理器通过串行总线进行数据交换，作为另一个外部的通讯接口。6)再请参见如图7所示的A/D采集转换电路:本系统中A/D转换采用了高集成度的ΛΣ模数转换器CS5534BS系列芯片；为了便于模数转换器和SOC(片上系统)处理器之间的通讯，该转换器具有一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种试验机控制系统，其特征在于：包括片上系统处理器、大规模可编程门阵列、以太网单元、EEPROM存储器、RS232串行通讯单元、RS485通讯单元以及A/D采集转换电路，所述大规模可编程门阵列以及以太网单元均通过并行总线与片上系统处理器相连，所述并行总线包括地址总线以及数据总线，通过不同的地址分配来实现不同模块之间的访问；所述片上系统处理器与EEPROM存储器之间通过IIC总线连接；所述RS232串行通讯单元以及RS485通讯单元分别通过串行总线与片上系统处理器进行数据交换；所述A/D采集转换电路通过SPI总线接口与片上系统处理器相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵国峰，汪湘波，赵万春，
申请(专利权)人：上海华龙测试仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31