Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．４，２０１４ 二极管Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ１４，电阻Ｒ２０和常开的限位开关 ３．２软件程序设计 ｓ１组成了上限位控制电路，常闭的继电器Ｋ２，二极 根据前面的分析，设计的软件主程序流程如图４ 管Ｄ１５、Ｄ１６、Ｄ１７，电阻Ｒ２１和常开的限位开关ｓ２组 所示。 成下限位控制电路。 其工作原理如下：正常情况下，Ｋ１和Ｋ２的开关 均关闭，电机可以自由的正反转，电流的方向为Ｄ１５ 的Ｐ到Ｄ１２的Ｐ时，电机带动割炬上升，电流的方向 为Ｄ１２的Ｐ到Ｄ１５的Ｐ时，电机带动割炬下降；当割 炬上升到最高点时，碰到ｓ１并使其合上，此时Ｋ１的 线圈得电，其开关断开，由于Ｐ１２的原因，此时电流 不能从Ｄ１５的Ｐ到Ｄ１２的Ｐ，而只能从Ｄ１２的Ｐ到 Ｄ１５的Ｐ，也就是只能下降而不能继续上升，从而实 现了上限位；当割炬下降到最低点时，碰到ｓ２并使 其合上，此时Ｋ２的线圈得电，其开关断开，由于Ｐ１５ 的原因，此时电流不能从Ｄ１２的Ｐ到Ｄ１５的Ｐ，而只 能从Ｄ１５的Ｐ到Ｄ１２的Ｐ，也就是只能上升而不能 继续下降，从而实现了下限位。 ３软件设计 ３．１软件设计关键问题分析 采用Ｈ桥双极性ＰＷＭ控制可以得到较好的动 态跟踪响应特性和较高的控制精度，用单片机的Ｐ１．１ 和Ｐ１．２模拟ＰＷＭ输出是软件设计的一个重要内 容。但是在实际的电路试验中还有一个重要的问题： 开关管很容易出现发热，如果时间稍长则容易烧坏 开关管甚至烧坏电源。经过分析，发现是如下原因造 成的：在双极性驱动下工作时，由于开关管自身都有 开关延时，并且“开”和“关”的延时时间不同，所以在 同一桥臂上的２个开关管容易出现直通的现象，由 于开关管的导通电阻很低，进而导致短路。 这个问题可以从软件上解决，具体思路如下：为 了防止直通，同一桥臂上的２个开关管在“开”和 “关”的交替时，增加一个低电平延时，如图３所示。 在使某一个开关管在“开”之前，保证另一个开关管 处于“关”的状态。这个电平延时称为“死区”，死区的 长短可根据开关管的种类以及使用要求确定，一般 在５ ２０ＵＳ之间。 图３“死区”图 图４软件主程序流程图图 图５ ＰＷＭ控制程序流程图 “ＰＳＷ０”、“ＰＳＷ１”、“ＰｓＷ２”、“ＰＳＷ３”＂ＰＳＷ４”、 “ＰＳＷ５”、“ＰＳＷ６”均为子程序。开始后，单片机检测 Ｐ１．５口，若为高，则自动控制调高，若为低，则手动调 高。手动运行过程延时０．１ ８，返回开始重新扫描运 行。在自动调高过程中，首先采集ＡＤＣ０８０９的ＩＮ０通 道和ＩＮ１通道的速据，连续采集１６次，ＩＮＯ的值保存 在３０Ｈ～３ＦＨ中，ＩＮ１的值保存在４０Ｈ一４ＦＨ中；然 后计算ＩＮ０和ＩＮ１的平均值，ＩＮ０的平均值保存在 ２４Ｈ中，ＩＮ１的平均值保存在２６Ｈ中；再把两者比较， ２４Ｈ一２６Ｈ，若一１￣＜２４Ｈ一２６Ｈ≤１，则电机停止转动；若 ２４Ｈ一２６Ｈ￣＞２０，则电机以ＰＳＷ１设定的速度正转带动 感应环下降；２４Ｈ一２６Ｈ≥１０，则电机以ＰＳＷ２设定的 速度正转带动感应环下降；若２４Ｈ一２６Ｈ≥１，则电机 以ＰＳＷ３设定的速度正转带动感应环下降；若 ２４Ｈ一２６Ｈ￣＜一２０，则电机以ＰＳＷ４设定的速度正转带 动感应环上升；若２４Ｈ一２６Ｈ￣＜一１０，则电机以ＰＳＷ５ 设定的速度正转带动感应环上升；若２４Ｈ一２６Ｈ￣＜一１， 则电机以ＰＳＷ６设定的速度正转带动感应环上升。然 后延时０．１ ｓ，然后返回开始循环运行。 ＰＷＭ程序流程如图５所示，图４中每个ＰＷＭ 控制程序的流程都是相同的，不同之处在于“延时 Ａｕｓ”，“延时Ｂｕｓ”它们的值决定了电机的正反转的方 向和速度。ＰＷＭ的周期Ｔ＝１ｍｓ，频率ｆ＝１Ｋ，Ａ＋Ｂ＝ ９８０，其占空比ａ＝（Ａ＋１０）／１ ０００。如果ａ＝０．５，电机停 转；ａ＞０．５电机正转，ａ越大，正转转速越快；ａ＜０．５电 《装备制造技术｝２０１４年第４期 机反转，ａ越小，反转转速越快。电机每次调用ＰＷＭ 案，设计了基于单片机的ＰＷＭ直流电机控制硬件电 程序的时候，运行５００个周期。程序流程分析如下： 路和相应的控制软件，较好地解决了电机转动惯性 首先给计数器Ｒ２、Ｒ３赋值；然后把Ｐ１．１置高，Ｐ１．２ 对调高精度的影响。 置低；然后延时Ａｕｓ；为了解决直通问题，采用“死区” 的解决办法，把Ｐ１．１置低，然后延时１０ ＵＳ，再把Ｐ１．２ 参考文献： 置高；延时Ｂｕｓ；同样Ｐ１．２置低，延时１０ ＵＳ；Ｒ３减１， ［１周１］林．ＰＷＭ控制瞬时值比较法的稳定性分析【Ｊ】．电气应 Ｒ２减１判断是否运行完。 用，２００７（１）：４５－＿４６． ［２］赵艳．计算机控制的ＰＷＭ放大器的设计［Ｊ］．衡水学院学 ４结束语 报，２００７（１）：３８—３９． 【３】锋．探讨单片机应用系统抗干扰能力的措施［Ｊ］．机床与 液压，２００５（１２）：８５—８６． 本文提出了自动调高器中电机控制系统的方 Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＤＣ Ｍｏｔｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ＮＣ Ｆｌａｍｅ Ｃｕｔｔｅｒ Ｈｅｉｇｈｔ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ ＺＯＵ Ａｉ－ｃｈｅｎｇ，ＣＡＯ Ｙｉ－ｊｉｅ （Ｇｕｉｌｉｎ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｔｅｃｈｎｄｏｇｅ，Ｇｕｉｌｉｎ Ｇｕａｎｇｘｉ ５４１ ００４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｏｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ＣＮＣ ｆｌａｍｅ ｃｕｔｉｔｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｉｓ ａ ｋｅｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ．Ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｉＳ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｍｏｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｏｒｌｌｅｒ ＰＷＭ ＤＣ ｍｏｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｈａｒｄｗａｒｅ ｃｉｒｃｕｉｔ，ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ ｔｈｅ ｋｅｙ ｉｓｓｕｅｓ ｔｏ ｂｅ ａｄｄｒｅｓｓｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｎｇ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｓｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｏ＇ｗａｒｅ ｂａｓｅｄ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｎｇ ｏｆ ａ ｕｔｉｌｉｔｙ ｍｏｄｅｌ ｃｕｔｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ＳＯｌＶｅＳ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｆｏ ｈｉｇｈ－ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｍｏｔｏｒ ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ｉｎｅｒｉｔａ ｓｗａｐ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｅｉｇｈｔ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ｄｅｖｉｃｅ；ＤＣ ｍｏｔｏｒ；ｓｉｎｇｌｅ—ｃｈｉｐ；ＰＷＭ ． （上接第２６页） 【６】张文毓．单晶硅产业技术经济综合分析【Ｊ】．新材料产业 ［８】梁永生．一种增加直拉硅单晶装料量的方法及装置 ．中 ２０１０（６）：１５—１７． 国，２００９１０３１０７６６．９，２００９—１２—０２． ［７］袁为进．用于单晶炉的二次加料圆棒夹具 ．中国专利： 【９】王煜辉．用于直拉法单晶炉的二次投料装置［Ｐ】．中国专利： ２００９２００４９１６６．７，２００９—１０－１６。 ２０１１２０４４２３９３．３，２０１１－１１－１０． １ｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｃａｓｉｎｇ ｗｉｔｈ Ｍｏｎｏｃｒｙｓｔａｌ Ｆｕｒｎａｃｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ ＷＡＮＧ Ｘｉｎ—ｈａｉ，ＺＨＡＮＧ Ｙｏｎｇ－ｊｕｎ，ＬＩ Ｊｕｎ—ｔａｏ ｆ Ｓｈａａｎｘｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１０３００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｔｕｄｉｅｓ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｃａｓｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｎｏｃｒｙｓｔａｌ ｆｕｒｎａｃｅ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｉｓ，．ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ ｗａｓ ｕｓｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｃａｓｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ，ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｗｈｉｃｈ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｕｎｉｔｓ ｎａｄ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｓｃｈｅｍｅ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ ｓｏｆｗｔａｒｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ，ｔｈｅ ｉｆｒｓｔ ｓｔｅｐ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ ｐａｒｔｓ．ａｎｄ ｔｈｅｎ ｈｔｅ ３Ｄ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｉｓ ｏｂｔｉａｎｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｖｉｒｔｕａｌ ａｓｓｅｂｍｌｙ，ａｎｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｇｒａｐｈｉｃ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｔｈｅ ２Ｄ ｅｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ ｄｒａｗｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｄｅｓｉｎｇ ｓｏｆｗｔａｒｅ ｏｆ ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｎｇ ｗｏｒｋ ｉｎ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ａｐｐｅａｒａｎｃｅ ｏｆｔｈｅ ｓａｎｌｅ ｅ￣ｃｉｅｎｃｙ ｈａｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｍａｒｋｅｄｌｙ，ｗｉｔｈ ｈｉｈｇ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｖａｌｕｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｏｎｏｃｒｙｓｔａｌ ｆｕｒｎａｃｅ；ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｃａｓｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ；ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ；ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｄｅｓｉｎｇ ２９
