基于STC12C5410的自动循迹运料电动车的设计

基于STC12C5410的自动循迹运料电动车的设计 基于STC12C5410的自动循迹运料电动车 的设计 垒:受 ChinaNewTechnologiesandProducts 工业技术 基于STC12C5410的自动循迹运料电动车的设计 梁荫黄冬梅 (哈尔滨职业技术学院,黑龙江哈尔滨150000) 摘要:自动循迹运料电动车通过红外光电循迹,实现按照给定轨迹循迹前进,停止,后退的功能.轨迹的终点,起点及轨迹的位置可以根据 需要进行任意调整,从而不需特别地进行运输轨道的设计和构造,降低了成本,提高了使用的灵活性.运料车的控制核心采用STC12C5410 单片机,该单片机具备PWM功能,可以方便地控制电机调速转向,降低了编程难度.其指令系统与MCS一51系列单片机指令系统兼容,其可 在线编程功能省却了烧写器的购置,大大降低了开发与应用的成本. 关键词:红外光电循迹;STC12C5410;PWM;MCS一51 1基本功能与硬件设计 自动循迹运料车除了能够按照给定轨迹循迹 前进后退外,还应当具备自动检测物位功能,当物 位到达警戒值时可以进行声光报警;具备反映工作 效率的计时功能,即从小车启动运行开蜘寸时,到 终lE工作停止计时.因此硬牛系统除了红夕吾j 块,数据处理控制模块,直流电机及驱动模块电源 模块三个主要部分外,还应当包括物位检测,声光 报警,计时显示等辅助功能模块,系统框图如图1 所示. 图l自动循迹运料电动车系统结构框图 1.1红外循迹模块 循迹传感器可以采用四个反射型光电探测器 RPR220型光电对管.红外发射管发出红外线,当 红外线被白色的平面后反射后,红外接收管能接收 到反射回的光线.饱和输出低电平;若红外线照射 到黑色平面,红外线将被吸收,红外光接收不到的 光线则截至输出高电平,电路如图2所示. 四个光电对管安装在电动车底部,位置如图3 所示.通过光电管采集到的位置信息送往控制模块 进行处理. 注意光电对管的循应当距车轮中轴远—些, 这样当车行时对于给定轨迹即使有较小的偏差也 会形成较明显的信号变化,即获得较高的调整灵敏 度高,这样可以使小车运行轨迹得到及时调整,否 则会使调整车体时车身摆幅较大,调整效果较差. Vcc 图2红外循迹电路 l2直流电机及驱动模块 运料电动车应当具有较强的负载能力和灵活 的转向特性,因此在电机的选择与驱动上采用左右 两轮驱动,带变速箱的设计,这样电机转动力 矩大,负载性能好,易调速,可获得较大的角度调节 范围.车体的平衡采用万向轮支持实现,这种结构 使},车在前进时比较平稳,可以避免出现后轮过 低衙使左右两驱动轮驱动力不够的情况. 电机的驱动采用具有高电压大电流的全桥驱 动芯片L298N,可以通过调整INI~IN4的占空比来 控制电机的转速,控制电路如图4所示. 一 108一中国新技术新产品 图3光电管安装位置俯视图图4电机驱动控制电路图5水位检测示意图 13数据处理控制模块 数据处理控制模块采用stc12e5410单片机作 为主控制器,主要工作是对于4个光电对管的输出 进行处理.当四个对管都检测到白线时,小车 在跑道的正上方,这时5410单片机控制两电机同 速度全速运行.当检测到有—个或两个对管偏出白 线时,表明小车处于偏离状态,这时控制—个电机 低速运行.另一电机全速运行,从而实现循迹功能. 1.4电源模块 为保证电机具有较大的驱动电流,L298的电 机驱动电源与逻辑电源应相互独立.否则电机功率 较低同时还会烧毁稳压器件.例如通过稳压器件 7805给逻辑电路供电,同时驱动直流电机,7805对 于电机来说驱动电流较小,那么电机获得的转速就 EE较低,而对于7805来说给电机供电输出的功率 相对较大.会致其过热烧毁,因此注意电机驱动电 源与逻辑电源分男4单独供电. 1_5位检测模块 物位检测有多种方法.现以液位检测为例,设 计—个简单的液位检测模块.为保证液体不溢出, 电动车的水箱内设有浮子,如图5所示.当液体灌 注至警戒液位时,两导线被短路,单片机检测到 p3.2低电平,则表明液满,启动电动车.当水位达到 警戒值时,浮子带动导线p3.2与接地导线短路.为 保证车离开蓄水区时,蓄水区能及时停止灌注液 体,可在蓄水区设置接近开关,一旦小车与接近开 关距离大于8mm,则电磁阀失电关闭,停止灌注,从 而保证的液体不会因小车离开而喷撒在跑道或小 车上. 2软件设计 四个光电对管的检测信号分别由P0口的低 四位输入,我们用STC12C5410AD的—个字节来 存储车底的4个光电传感器的输出信号.用每—个 位来代表当前传感器险测的位置状态.检测到四个 光电对管输出都是低电平,表明四个光电对管都位 图6寻迹调整子程序流程图 于白板区,即小车在跑道的正上方,这时控制两电 机同速度全速正转.当有—个或两个营屠进入黑 线时,相应光电对管输出高电平,表明小车处于微 偏状态,这时将—个电机速度调慢,另一电机速度 调快,从而完成调整.子程序流程图如图6所示. 软件设计的核心是对电机的转速控制.电机转 速的控制可以通过控制供给L298的IN1-IN4的 占空比来实现.INI-IN4的信号由STC12C540的 PSwOw3来提供,这四个PSW模块的占空比可 以通过编程独立控制,初始化核心语句如下: PCA_ MOD: MOVCMOD,#80H;",PCA在空闲模式下 停止PCA计数器工作 ;PCA时钟模式为 fosdl2禁止PCA计数器溢出中断 MOVCCON,#00H禁止PCA计数器工 作清除中断标志,计数器溢出标志 MOVCL#00H清O计数器 MOVCH,#00H 竣置PWM0,PWM1,PWM2,PwM3;;;;;;;;; MOVCCAPM0,#42H;核心语句, 0100,0010 MOVCCAPM1,#42H MOVCCAPM2,#42H MOVCCAPM3,#42H Ret PCA为四个模块共用的定时器,我们以控制一只电 机的全速正转,全速反转,低速正转,f氐速反转和停 转为例,说明电机的控制程序的编制. 2.1PWMO(P3.7}和PWM1(P3.5)~制左轮全速 正转子程序如下: LZZ:MOVPCA_ PWM0,#00H;PWM0输出 一 直是l MOVCCAPOH,#00H MOVPCA_ PWMI,#03H:PWM1输出 一 直是0 RET 2.2PWM0,PWM1控制左轮全速反转子程序 如下: LFZ:MOVPCAPWMI,#00H:PWM1输出 一 直是l MOVCCAP1H,#00H MOVPCA:输出_ PWM0,#03HPWM0 一 直是0 RET 工业技术 塑:蔓 ChinaNewTechnologiesandProducts 制粉系统粉仓温度高的原因分析 冯广明 (黑龙江省火电第一公司) 摘要:我公司自2003年12月2台125MW机组投产以来,1,2号炉经常发生制粉系 统爆炸,煤粉仓粉温高等事故,多次造成重大设备损坏 和严重经济损失,通过分析研究,找出制粉系统爆炸,粉仓粉温高的原因,提出制粉 系统运行技术和设备改进的措施. 关键词:燃煤oo/-;制粉系统爆炸;粉仓温度高;原因分析;探讨 大唐鸡西热电有限责任公司2台125MW机 组,锅炉均为哈尔滨锅炉厂生产的HG-420/13.7一 YM3型,高压中问再热自然循环燃煤汽包炉.每台 锅炉配置2套仓储式制粉系统,乏气送粉,均采用 MTL350/600低速滚筒式球磨机;每台锅炉设有2 个煤粉仓,每个粉仓的容积为216m3,煤粉仓上部 设一台型号为JX400的螺旋可逆式输粉机(绞龙), 可保证两台炉的4套制粉系统相互输送煤粉,在每 个煤粉仓E装有2根吸潮管. 自锅炉投产以来,制粉系统多次发生爆炸和粉 仓温度高等情况.既造成设备严重损坏,又严重威 胁人身及电厂生产的安全.还对生产环境造成严重 污染.至今,因制粉系统爆炸构成的考核事故就有3 次,障碍达几十次之多. 1煤粉仓温度高的原因分析 煤粉仓结构触问 由于原粉仓内壁面角度和内锥体角度太小(粉 仓横向仓壁设计倾为71c,底部内锥体角度为 65,使仓壁及内锥体易积粉,造成粉仓温度高. 粉仓顶部四周因安装时留下一段高约 600mm,深约540ram,约45?的死角,当煤粉落人 粉仓内,比较细的煤粉会到处飞扬,慢慢落在该处, 长时间堆积,遇上仓内温度高时,积粉便会自燃. ,其中北侧人 在粉仓顶郏横向装有2个^孔门 孔门封闭不严,空气漏进粉仓引起煤粉自燃,高温 气体聚积将粉仓质田嘴裂. 用16Mn钢板焊接而成的煤粉仓下部内锥 体,将粉仓分成2部分,每1部分又分割成6个小 的仓格,每1仓格同样采用厚度为lOmm的钢板焊 接成内锥体.由于粉仓下部所有内锥体的表面积达 lOOm~以上,而锥体外表面又没有采取保温措施, 再加上给粉间封闭不严,冬季环境温度低,造成粉 仓内锥-体内表面结露积粉. 人为因索影响 吸潮阀不按规定操作.在煤粉仓E部装有吸潮 管,按要求,制粉系统运行时煤粉仓吸潮阀必 须开启,制粉系统停运时吸潮阀应关闭.但在实行 运行中,制粉系统到粉仓的吸潮阀,应开启而没有 开启,备用制粉系统到粉仓(绞龙)的吸潮阀应关闭 而未关闭,按规定在绞龙停止运行时吸潮阀应关 闭,但在实际运行中,也经常在开启位置.该开的吸 潮阀不开,不但潮气不能吸出,粉仓内的负压也很 难建立和保证.该关的吸潮阀不关,增加了粉仓的 漏风,为粉仓内可燃气体和煤粉混合物爆燃提供了 必要条件.特别是当制粉系统频繁启停时,各吸潮 阀不能按规定及时开启和关闭,就会加剧粉温的升 高.规程同时规定,在排粉机由制粉乏气倒向近路 风后.应及时关闭制粉系统各吸潮阀,但在运行中 也常常没有按要求进行操作. 锁气器失去作用.细粉分离器下部有两道锁气 器,它的作用一是防止漏风,二是在制粉系统爆炸 后防止火源进^粉仓.由于有的炉只剩一道锁气器 起作用,因而易引起粉仓起火,如在2005年小修中 将—号炉细粉分离器下部第两道锁气器去掉,改装 在木屑分离器下部,因煤粉经常从木屑分离器向外 溢,故第两道锁气器重锤被人为地用铁丝拉起,使 其处于开启位置.由于只剩第一道锁气器,封闭不 严,加上换向档板不关,在粉仓温度高时,高温气体 被吸匕去,引燃木屑分离器小筛子上的木屑等杂物 及锁气器内的积粉,以上火源又落入粉仓内引燃煤 粉,形成恶性循环. 绞龙下粉插板未关闭.在绞龙的下方设有4个 下粉口,分别与4套制粉系统联接.在每个下粉口 安装一只手动插板,只有在绞龙进行送粉时,需要 授粉的下粉口插板才打开.但在实际运行中,各炉 绞龙的下粉插板经常处于开启或半开启状态,特别 是绞龙两端的下粉插板经常在全开位置.因此也就 使粉仓形不成负压,绞龙内应封闭也无法封闭. 换向档板问题.在每台制粉系统的木屑分离器 下方,设有一只手动换向档板.其作用是把细粉分 .当制粉系 ,以防止空气 统停止运行时应使档板关闭粉仓—侧 进人粉仓.但在实际运行中,当制粉系统停运时,此 换向档板很少切向粉仓侧进行封闭. 2煤粉仓温度高的防范措施 21改进煤粉仓结构和保温 因为l,2号炉粉仓采用钢板结构,外部保温效 果差,造成粉仓内壁结露积粉,粉仓温度经常升高, 虽于2005年把粉仓外部的保温全部进行了更换, 但因粉仓内壁为钢板结构,结露问题仍没有彻底解 决,后来就在粉仓内壁浇灌一层砼.由于顶棚烧裂 漏风,在2004年4月份大修中将2号炉乙粉仓4 架梁及顶棚全部进行了更换,在2005年小修中又 将1号炉甲粉仓梁及顶棚全部更换.为了防止在高 温下石子钙化后体积膨胀,将外部砼胀掉.采用耐 火水泥配比,并将骨料由石子改为焦宝石. 由于原粉仓内壁面角度和内锥体角度太小. 2005年利用l号炉小修时间,对甲,乙煤粉仓进行 了改造,在粉仓内壁打出麻坑,浇上—层耐火砼,使 两壁角度由原7lJ6o变为77.,又在原内锥体上加焊 一 层钢板,使底部内锥体角度由原65啵为7,以 消除积粉. 粉仓顶部四周安装时留下的死角,已用砼浇 灌,使其与壁面平齐,根除了此积粉点. 原细粉分离器至粉仓下粉管之间设计为换向 式档板,不严密,易漏风,粉,已将2台炉的下粉换 向档板全部更换成插板式闸板门,解决了漏风问 题. 因原绞龙改为链式输粉机后一直无法使用,为 了减少粉仓漏风,现已将绞龙所有下粉口用砼浇灌 封堵,原入孔门盖子为平板式,容易变形漏风,已将 人孔门盖板改为翻盖式,采用不锈钢板外加硅酸铝 毡保温,改变人孔门位置,由横向轴线布置改为纵 向,在防爆门轴线两侧的j盼仓内壁布置. 2.2改进吸潮管通路及防爆门 原煤粉仓吸潮管出口与粗粉分离器人口的煤 粉管道相接,因系统负压小,易被沉积的煤粉堵塞. 为了提高其负压,现已将吸潮管出口从粗粉分离器 入口管道改接到排粉机人口管道上,出口负压由 3.0kPa提高到7.0kPa.但是煤粉仓内负压过大,漏风反而会增加,从l号炉改后的情况看,因负压大, 第2道锁气器,木屑分离器等处的漏风明显增加, 最好加装1只负压表,调整煤粉仓负压,维持在 3ooPa左右,不得大于50oPao 原膜片式防爆门,在多次粉仓爆炸时均未打 开,加之防爆门铁皮经常腐蚀漏风.难以起到防爆 门的作用,现已全部用重力(翻版人孔门代替,采 用铝板结构和黄砂密封,效果岚好. 23加强运行管理 控制好磨煤机出口温度,防止含水分过大的煤 粉进人粉仓.定期降粉位.防止煤粉长时间在仓内 存留.避免输粉机内积粉,特别是I临时停炉,—定要 烧空或密封粉仓,防止自燃. 参考文献 fl1锅炉原理.范从振.北京:水力电力电力出版社, 1986年. f21电厂锅炉金维强,涂仲光.北京:中国电力出版社, 1995年. 【3拨电机衄大修标准项目和验收质量标准确.山东 电力集团发布.1998年. 【4】l,#2锅炉辅机检修期.程.俊海.大唐鸡西热电有 限责任公司发布.2Oo5年. 2.3PWM0,PWMI控制左轮低速正转子程序 如下: 出—定宽度脉冲; MOVCCAPIH,#pulse_width;调节占 LDS'Z:MOVPCAPWM0.#00H:PWM0输出空比 一 定宽度脉冲;EPCnH=0,EPCnL--OMOVPCA_PWM0,#03H;PWM0输 MOVCCAPOH.~ulse_width;调节占空 比 MOVPCA_PWMI~O3H;PWM1输出 一 直是冲; RET 2.4PWM0,PWM1控制左轮低速反转子程序 如下: LDSf:MOVPCA_PWM1,#00H;PWM1输 出一直是O无脉冲: RET 2.5电机啭控制子程序姐F: stop:MOVPCA_ PWM0,#03H MOVPCA_ PWM1,#03H MOVPCA_ PWM2,#03H MOVPCA_ PWM3,#03H ret 3系统调试 在小车的运行调试中注意如果出现一直跑偏 的情况可能是红外对管不能够循迹引起的,也可能 是L298的IN1N4的与电机的两个端子接反.如 果偏向某—个方向是可以寻迹调整回轨道,而偏向 另一方向时的不能调整,则可以肯定是寻迹模块失 效.除了可能红外对管损坏外,主要可能是对管安 装距地面较远,不能够有效接收到反射的信号,那 么通过调整与地距离就可以解决.另外对管中发射 管的功率如果不够,接收管不能接收到有效反射信 号也不会实现寻迹,此时可以调小发射管的串接电 阻,使发射功率增强,改善不能寻迹的状况. 中国新技术新产品一109—