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基于雙處理器的點焊控制系統的硬件設計
摘要：針對點焊的控制特點，設計了一種基于雙處理器的點焊控制系統。在該系統中，DSP模塊負責智能控制程序運算，MCU模塊負責進行人機對話，而信號的輸入輸出則由獨立的AD&IO模塊負責。模擬試驗表明，該硬件系統滿足工作要求。關鍵詞：點焊控制 雙處理器 硬件設計
點焊是將焊件裝配成搭接接頭，并壓緊在兩電極之間，利用電流通過焊件時產生的電阻熱熔化母材金屬，冷卻后形成焊點的一種電阻焊方法。其通電加熱時間一般為幾至幾十周波（一周波為0.02s），而電流有效值一般為幾至幾十KA。
點焊是一個高度非線性、存在多變量耦合作用和大量隨機不確定因素的過程，其形核處于封閉狀態，時間極短，特征信號提取困難，控制難度較大。
1 設計思想和總體方案
近年來，智能控制技術正被積極地引入點焊控制研究領域，但由于其算法高度復雜、計算密集，因此對系統的實時性要求越來越高。另一方面，DSP（數字信號處理器）技術的蓬勃發展，使得其在工業控制領域的應用越來越廣泛。因此在本設計中，使用DSP作核心處理器，充分發揮其運算速度快的優勢，并嘗試利用多種智能控制算法對點焊進行質量控制，以提高焊點的質量和可靠性。
在實際工作中，點焊需要設置的參數較多，操作者不得不依賴于各種手冊、說明書和/或專家編制的工藝文件來進行設備；而且在選定參數之后，往往還需要通過一系列的旋鈕、按鈕等開關進行設置，操作復雜，容易造成混亂。因此在本設計中，應用MCU（單片機）實現人機對話功能。通過鍵盤輸入和液晶顯示，既充分體現了數字化控制的優勢，也有助于實現點焊專家系統。
由于點焊系統工作在大電流、強磁場的環境下，因此控制系統的抗干擾問題尤為重要，且DSP的工作頻率高，所以將信號的輸入、輸出部分和DSP、MCU模塊分開，設計獨立的AD&IO模塊。
系統的總體方案如圖1所示。
2 DSP模塊的設計
本系統選用了DSK-TMS320VC5402芯片作控制核心。DSP是TI公司提供的一套標準的DSP開發平臺，其目的是令使用者能較能地開發和應用基于DSP的系統，為最終的目標系統提供軟、硬件設計參考模板。有關DSK的具體說明請參閱有關的技術資料。
DSK提供了存儲器接口和外圍設備接口兩列擴展接口。根據“灰箱法”的設計思想，不用完全理解DSK的內部原理，只需在對其整體有一個基本了解的基礎上，選擇可能要用到的信號即可。因此專門設計了一塊轉接板，作為外圍電路與DSP之間通訊的橋梁。從DSP中引出了26個信號，如表1所示。
表1 轉接板信號
信號名
作 用
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