冲孔打桩机的自动控制系统设计

(1)控制器模块。系统的微控制器采用拥有低功耗模式的S3C2440，它是Samsung公司以ARM为架构推出的ARM920T的微处理器核心，拥有16 KB的资料快取和16 KB的指令快取、MCU快取，它有固定的32 b运算码宽度，能降低编码数量所产生的消耗，可以减轻解码和管线化的负担，大多均为一个时间周期执行，有强大的索引定址模式，它精简且快速的2-priori-ty-le Vel中断子系统，具有可切换的暂存器组，它支持ARM处理器16-bit(Thumb)指令模式。工作频率为499 MHz，最高工作频率可达533 MHz。
(2)电源模块。在设计系统中有多种电压，电源电压分为直流1．8 V，3．3 V，5 V，和交流220 V几种。其中1．8 V用于微控制器的内核供电；3．3 V用于微控制器的外设I／O口线供电；5 V用于其他大部分芯片供电；24 V为外围接口电路供电；交流220 V用于AC—DC(220 V转24 V)供电。电源电路主要经过稳压芯片稳压和电容滤波。主要电路如图4和图5所示。

图中R为0 Ω，C1为25 V 100μF的电解电容，C2为104独石电容，C3，C4为CBB电容，C5为50 V470μF的电解电容，Z为防雷管，F为保险，L1和L2组成共模扼流圈，L3，L4为差模电感。
(3)刹车控制系统模块。刹车、离合电机的控制归根到底都是对电机的控制，由于需要控制电机的通断，所以控制也只需要简单的继电器控制，故采用普通I／O口和功率晶体管即可，如图6所示，F为保险，Z为防雷管，Q为晶体管BCP56。

(4)离合控制系统模块。离合控制的设计方案和刹车控制的设计方案相似。
(5)卡锤检测模块。在打桩机工作过程中，要实时采集打桩机的高度和速度信号，以便对桩机进行控制。本设计中采用霍尔传感器对高度进行测量，在打桩机运行过程中，工作环境复杂多变，有时会造成卡锤和吸锤等故障，此时及时检测此类信号，并反馈给微控制器，以便及时调整控制策略，提高打桩机的工作效率。
(6)电机保护电路的设计。系统采用45 kW的三相异步电机，它是提锤升降的动力来源。电机保护电路的设计对于整个系统来说非常重要。电机保护电路的设计主要包括2个方面：
一是电机的过流保护，电机在起锤和突然启动时会产生大的电流，在本设计系统中，采用电流互感器来检测起锤的电流信号，以及实现对电机的过电流保护；
二是电机的继电保护，采用继电器来控制电机的电源开关，以便在紧急情况下对电机和整个系统进行保护。