沖孔打樁機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

(1)控制器模塊。系統(tǒng)的微控制器采用擁有低功耗模式的S3C2440，它是Samsung公司以ARM為架構(gòu)推出的ARM920T的微處理器核心，擁有16 KB的資料快取和16 KB的指令快取、MCU快取，它有固定的32 b運(yùn)算碼寬度，能降低編碼數(shù)量所產(chǎn)生的消耗，可以減輕解碼和管線化的負(fù)擔(dān)，大多均為一個(gè)時(shí)間周期執(zhí)行，有強(qiáng)大的索引定址模式，它精簡(jiǎn)且快速的2-priori-ty-le Vel中斷子系統(tǒng)，具有可切換的暫存器組，它支持ARM處理器16-bit(Thumb)指令模式。工作頻率為499 MHz，最高工作頻率可達(dá)533 MHz。
(2)電源模塊。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)中有多種電壓，電源電壓分為直流1．8 V，3．3 V，5 V，和交流220 V幾種。其中1．8 V用于微控制器的內(nèi)核供電；3．3 V用于微控制器的外設(shè)I／O口線供電；5 V用于其他大部分芯片供電；24 V為外圍接口電路供電；交流220 V用于AC—DC(220 V轉(zhuǎn)24 V)供電。電源電路主要經(jīng)過穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓和電容濾波。主要電路如圖4和圖5所示。

圖中R為0 Ω，C1為25 V 100μF的電解電容，C2為104獨(dú)石電容，C3，C4為CBB電容，C5為50 V470μF的電解電容，Z為防雷管，F(xiàn)為保險(xiǎn)，L1和L2組成共模扼流圈，L3，L4為差模電感。
(3)剎車控制系統(tǒng)模塊。剎車、離合電機(jī)的控制歸根到底都是對(duì)電機(jī)的控制，由于需要控制電機(jī)的通斷，所以控制也只需要簡(jiǎn)單的繼電器控制，故采用普通I／O口和功率晶體管即可，如圖6所示，F(xiàn)為保險(xiǎn)，Z為防雷管，Q為晶體管BCP56。

(4)離合控制系統(tǒng)模塊。離合控制的設(shè)計(jì)方案和剎車控制的設(shè)計(jì)方案相似。
(5)卡錘檢測(cè)模塊。在打樁機(jī)工作過程中，要實(shí)時(shí)采集打樁機(jī)的高度和速度信號(hào)，以便對(duì)樁機(jī)進(jìn)行控制。本設(shè)計(jì)中采用霍爾傳感器對(duì)高度進(jìn)行測(cè)量，在打樁機(jī)運(yùn)行過程中，工作環(huán)境復(fù)雜多變，有時(shí)會(huì)造成卡錘和吸錘等故障，此時(shí)及時(shí)檢測(cè)此類信號(hào)，并反饋給微控制器，以便及時(shí)調(diào)整控制策略，提高打樁機(jī)的工作效率。
(6)電機(jī)保護(hù)電路的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用45 kW的三相異步電機(jī)，它是提錘升降的動(dòng)力來源。電機(jī)保護(hù)電路的設(shè)計(jì)對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)來說非常重要。電機(jī)保護(hù)電路的設(shè)計(jì)主要包括2個(gè)方面：
一是電機(jī)的過流保護(hù)，電機(jī)在起錘和突然啟動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大的電流，在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，采用電流互感器來檢測(cè)起錘的電流信號(hào)，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的過電流保護(hù)；
二是電機(jī)的繼電保護(hù)，采用繼電器來控制電機(jī)的電源開關(guān)，以便在緊急情況下對(duì)電機(jī)和整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。