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介紹了稱重給煤機(jī)控制儀的基本結(jié)構(gòu)和給煤機(jī)控制系統(tǒng)的硬件/軟件設(shè)計，詳細(xì)分析了實時多任務(wù)操作系統(tǒng)mC/OS-II在三星32位ARM稱重控制器S3C44B0x上的移植。
給煤機(jī)控制儀表系統(tǒng)的硬件設(shè)計。
控制系統(tǒng)主要包括稱重傳感器信號檢測、數(shù)字速度傳感器信號檢測、鍵盤輸入信號掃描、LCD顯示以及部分報警裝置。由于本次設(shè)計對主控制器要求較高，最終采用三星基于ARM7TDMI-S內(nèi)核的低功耗ARM處理器S3C44B0x作為系統(tǒng)的主控制器。
稱重傳感器的信號采集是影響該系統(tǒng)控制精度的重要因素之一。在該設(shè)計中，傳感器橋被設(shè)計成所有四個應(yīng)變儀都受力的形式。同時，由于應(yīng)變式傳感器的輸出信號很小，對橋式電路的電壓要求特別穩(wěn)定，所以本系統(tǒng)采用具有正負(fù)壓力自跟蹤性能的對稱電源。
傳感器的信號經(jīng)過放大和濾波，然后送到A/D控制器。S3C44B0x處理器集成了8路10位A/D控制器、零比較器和內(nèi)部產(chǎn)生的比較時鐘信號，支持軟件使能睡眠模式，可以精確測量傳感器信號。并且通過使用處理器，系統(tǒng)不需要擴(kuò)展A/D轉(zhuǎn)換芯片，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度。
速度傳感器檢測皮帶的速度。由于電機(jī)轉(zhuǎn)速一般與皮帶轉(zhuǎn)速不同，所以存在比例系數(shù)。為了保證精度，本設(shè)計中單獨(dú)使用了速度傳感器，速度傳感器的脈沖輸出與皮帶速度成正比。通過將皮帶的速度信號和稱重傳感器的重量信號發(fā)送到微處理器進(jìn)行處理，得到以噸/小時為單位的實際流量。
通過鍵盤輸入所需給煤量，對實際給煤量和所需給煤量進(jìn)行PID運(yùn)算，利用產(chǎn)生的控制信號控制變頻器，從而控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)使用的變頻器為西門子MMV400，設(shè)定為4~20mA電流控制。稱重控制器將用戶指令與現(xiàn)場狀態(tài)反饋進(jìn)行比較，并向變頻器的模擬輸入端口發(fā)送4~20mA電流。然后變頻器將輸入的電流信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的頻率輸出，控制電機(jī)。
ARM處理器的控制數(shù)據(jù)通過光電隔離發(fā)送到D/A控制器(TLC5615)，轉(zhuǎn)換成0~2V電壓信號，然后由V/I轉(zhuǎn)換器(AD694)產(chǎn)生4~20mA電流信號，用于精確控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。
液晶屏上顯示的內(nèi)容包括電機(jī)轉(zhuǎn)速、所需給煤量、實際給煤量、皮帶速度。LCD控制器集成在S3C44B0x中，可以將顯示緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠縇CD驅(qū)動電路，可以支持單色、4或16灰度LCD和256彩色LCD。大量I/O端口作為中繼信號輸出。而S3C44B0x可以通過串口RS-232與主機(jī)通信。
儀表控制系統(tǒng)軟件設(shè)計。
稱重給煤機(jī)控制儀表軟件選用嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)mC/OS-II。它是一個實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，具有開源代碼、可移植性、固化性、裁剪性和搶占性。它的源代碼大部分是用ANSIC寫的，移植方便，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。目前已經(jīng)成功移植到幾十個8位到64位的微處理器和微控制器上。
mC/OS-II在S3C44B0x上的移植。
移植mC/OS-II主要包括:聲明三個宏(on中斷、off中斷、任務(wù)切換)；設(shè)置堆棧的增長方向；聲明10個編譯器相關(guān)的數(shù)據(jù)類型；用C語言寫6個與操作系統(tǒng)相關(guān)的函數(shù)(OS-CPU-C.C任務(wù)棧初始化和5個鉤子函數(shù))；寫四個處理器相關(guān)的函數(shù)(OS-CPU。匯編語言中的。
用匯編語言寫四個處理器相關(guān)的函數(shù)如下。
MC/OS-II需要先訪問代碼的關(guān)鍵斷點，訪問完成后重新允許斷點。操作系統(tǒng)通過OS_enter_critical()和OS_exit_critical()函數(shù)實現(xiàn)開斷。
在mC/OS-II中，OS-STK-GROWTH用來指定棧的增長方向，其中0表示從低地址到高地址的增長，1表示相反。但是使用的ADS編譯器只支持從高地址到低地址的增長，所以O(shè)S-STK-GROWTH應(yīng)該設(shè)置為1。
然后用匯編語言編寫四個處理器相關(guān)的函數(shù)，放入函數(shù)OS-CPU。ASM，完成OS-CPU的移植。ASM文件。上層任務(wù)調(diào)度部分不需要任何改動。MC/OS-II在S3C44B0x處理器上可以正常運(yùn)行。
系統(tǒng)任務(wù)的劃分和調(diào)度。
嵌入式實時系統(tǒng)中的任務(wù)不同于前端和后端系統(tǒng)中的子程序模塊。一般一個任務(wù)對應(yīng)一個獨(dú)立的主程序，可以調(diào)用子程序，使用中斷等各種系統(tǒng)資源。嵌入式系統(tǒng)的任務(wù)劃分是將系統(tǒng)中需要處理的事情劃分成相對獨(dú)立的任務(wù)模塊，依次設(shè)置任務(wù)，分配不同的優(yōu)先級。在主程序中，需要做的是建立這些模塊的任務(wù)，然后每次執(zhí)行就緒任務(wù)隊列中優(yōu)先級最高的任務(wù)。根據(jù)該電子衡器的特點，任務(wù)可分為:鍵盤掃描、傳感器信號檢測、電機(jī)減速、電機(jī)增速、LCD顯示。
MC/OS-II任務(wù)是按照優(yōu)先級來調(diào)度的，所以每個任務(wù)必須分配不同的優(yōu)先級，其中0、1、2、3、OS_lower_prio-3、OS_lower_prio-2、OS_lower_prio-1、OS_lower_prio是系統(tǒng)使用的。
根據(jù)實時性要求和每個任務(wù)的重要性，將上述任務(wù)的優(yōu)先級分配為12、6、7、8、13等。任務(wù)優(yōu)先級編號越低，優(yōu)先級越高。
稱重給煤機(jī)控制儀啟動時，如果一切正常啟動，則執(zhí)行給煤任務(wù)；在運(yùn)行過程中，如果傳感器信號檢測到給煤量過大，信號將被發(fā)送到電機(jī)減速任務(wù)；否則，信號將被發(fā)送到電機(jī)加速任務(wù)。此外，當(dāng)出現(xiàn)一些故障和危險時，會向停機(jī)任務(wù)發(fā)送信號?？傊?，在控制儀表中，信號和信息不斷傳遞，使每個任務(wù)不斷切換和操作，整個控制儀表可以正常連續(xù)工作。
結(jié)論。
本文設(shè)計的稱重給煤機(jī)控制儀主要用于火力發(fā)電廠的磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)。它是火力發(fā)電廠的重要輔助設(shè)備，與磨煤機(jī)設(shè)備配合，承擔(dān)向系統(tǒng)定量均勻供煤的任務(wù)。該系統(tǒng)還可應(yīng)用于冶金、化工等部門的散狀物料計量輸送系統(tǒng)，對節(jié)約能源、提高經(jīng)濟(jì)效益、保障安全具有重要意義。
該控制儀表系統(tǒng)經(jīng)過多次現(xiàn)場調(diào)試和運(yùn)行，能夠很好地完成電廠的給煤任務(wù)。

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