电气传动系统计算机分时控制杨振兴，卢然（中南工业大学自动控制工程系长沙，４１００８３）摘 要研制了个电气传动分时控制系统，该系统用１台Ｚ８０工业控制机对４台飞剪电动机进行控制． 作者讨论了分时控制方法和进程的调度策略，系统运行结果令人满意，它对多台电动机的分时控制 策略有一定参考价值。关键词计算机控制，分时控制，飞剪，电气传动系统中图法分类号ＴＰ２７ ３１线材连轧机飞剪分时控制系统某线材连轧厂有４条生产线，每条生产线上安装１台飞剪，用１ 台Ｚ８０工业控制机对４台飞剪实行分时控制［１］。计算机控制系统具有如下功能：（１）用光 电信号控制每根钢材的自动切头，切头长度控制在（１５０±５０）ｍｍ的范围内。（２）可由操 作台将自动方式改为手动方式，切头长度由操作工人任意控制。（３）切头时，由计算机控制剪切 完成如图１所示的剪切周期。（４）当生产线发生故障时，由操作台随时启动飞剪作事故剪切，此 时飞剪连续运转，每转１圈剪切１次。图１所示的剪切周期为：剪刀从规定的停车位置启动，恒加 速走过行程Ｓ１，达到剪切位置Ｓｂ时剪切。然后从Ｓｂ开始制动，恒减速走过行程Ｓ２．至水平 位置时，速度制动到零，接着立即反向启动，当达到一级爬行速度后，稳定运行，这段行程为Ｓ３ ．剪刀达到位置Ｓｃ后，开始减速，至二级爬行速度以后，慢慢地爬行到停车位置并停车。为了实 现切头的自动控制，在每条生产线的适当位置安装光电管，当轧件头部通过时，光电信号电路将产 生开关量信号，送往计算机的ＰｉＯ口，向ＣＰＵ请求中断；然后，计算机经运算地理，适时地启 动飞剪，按图１所示的剪切周期速度图进行控制。飞剪的启动和运转速度由模出通道控制．模出电 压连接到加减速度调节器的输入端，改变模出电压便可改变飞剪的运转速度，剪切周期的控制就是 让计算机适时地输出不同的电压值。作者杨振兴．男．５４岁，副教授冶金工业部科研项目中国长 城铝业公司准确控制切头长度难道较大，需要准确地计算出线材线速度，严格控制飞剪的加减速度 以及精确地定时．为此，必须检测荒轧电动机的速度，建立描述连轧过程的数学模型，采用合适的 控制算法［２］和配备精度高、管理容易的用户时钟等。作者仅研究进程调度策略问题。荒轧电动 机的速度通过Ａ／Ｄ模入通道检测．为灵活地调整切头长度，在操作台上为每台飞剪安装１个可调 电位器，其输出也连接到计算机相应的模入通道，作为切头长度给定值。操作台上各种操作指令经 变换器电路和并行接口向计算机输入。这些操作指令包括：自动与手动控制切头的工作方式选择， 手动控制切头的剪切指令，启动飞剪作事故剪切的启动指令以及抬跑槽指令等。此外，计算机还由 ＰＩＯ口输出开关量信号，控制抬跑槽电磁线圈和飞剪电动机励磁回路，计算机接口电路示于图２ 。２进程调度策略飞剪的工作周期长，控制复杂，用１台计算机控制４台飞剪更不容易。为讨论进 程调度，作者定义１台飞剪的全部控制操作为１个作业。计算机完成Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ４个作业称为 １个循环，每个作业包括６个任务，如检测是否有事故剪切指令，并作相应处理是１个任务。１个 完整的控制操作称１个进程，完成１个控制任务要经历若干进程。例如，检测事故剪切指令并作相 应处理的任务，包括确认事故剪指令的进程，启动飞剪的进程，保持飞剪原运动状态的进程，停止 飞剪的进程，计算机在任务级上实行分时控制。分时控制的程序结构如图３所示。进程调度的基本 策略是任务分时处理，即不同飞剪的同一任务依次序分时处理，当条件成立并且该进程处于等待队 列之首时，进程开始执行，ＣＰＵ为该进程所占有，完成一系列的处理操作。若进程占有ＣＰＵ的 时间太长，则在某种条件下释放ＣＰＵ，处理器转去为等待队列中的下一进程服务，原来的进程处 于等待状态，被放到等待队列的末尾。一个任务做完之后，将开始另一个任务的处理（见图３）。 有２个条件使进程由执行状态转入等待状态：（１）处理过程需要延时；（２）等待某一事件的发 生。分时系统不可能采用软件延时，因为它浪费ＣＰＵ的宝贵时间，贻误实时响应。同理，处于循 环等待状态也是不合理的，当出现上述２种情况之一时，让进程交出ＣＰＵ的享有权，进入等待状 态（或称阻塞状态）。进程阻塞的条件不一样，恢复方式也不一样。处于延时等待的进程，在延时 到后，便继续执行。当进程需要延时时，由计算或查表获得延时时间，然后启动用户时钟，交出Ｃ ＰＵ的享有权，进程处于等待状态。延时结束后，用户时钟以中断方式通知ＣＰＵ，向系统申请进 程的恢复。问题的关键是，申请获准后，进程如何恢复。因为同一飞剪的不同进程（或同一进程的 不同操作）的延时都使用同一个用户时钟，为了识别被中断的进程，有必要设立“问讯处”，凡因 延时被中断了的进程，都在“问讯处”登记，即把程序返回地址填入指定单元，这样，当ＣＰＵ转 入用户时钟中断服务程序时，程序将访问“问讯处”，找到被中断的进程，恢复该进程。等待某一 事件发生的进程阻塞状态在事件发生时，进程并不应立即恢复，而按优先次序逐个转入执行状态， 事件的发生不用中断方式通知系统，而由分时查询方式获知．这对过程缓慢的事件是允许的。同一 事件可以是不同进程的触发条件，这就需要设立“软件门阵列”，即在存贮区中记忆着各种被阻塞 的进程，在事件发生后，经过一系列逻辑操作，判断该恢复哪个进程。以剪切周期为例讨论调度策 略的应用，剪切进程如图４所示。山图４可见，剪切进程有２个延时等待，１个事件等待，完成整 个进程需要若干秒钟．为了在退出延时等待之后使进程继续正确执行，在启动用户时钟的同时，将 待执行程序的入口地址写入“问讯处”，即写入名为ＣＴＣＪＡＤ的存贮单元，在延时结束，进入 中断服务程序后，按“问讯处”登记的地址执行程序转移，与上述处理对应的部分程序段为：（１ ）延时开始前的处理ＤＣＴＣ：ＬＤＨＬ，（ＢＧＴＩＶ）；取模出电压，给定值ＬＤＤＥ，（Ｄ ＬＹＣＺ）；取延时时间ＣＡＬＬＬＳＤＣＴ；调用模出变换及启动用户时钟的子程序ＬＤ（ＣＴ ＣＪＡＤ），ＨＬ；经上面程序处理，延时结束后的转移地址已存ＨＬ，写入“问讯处”（２）用 户时钟中断服务子程序ＤＣＴＣ２：ＰＵＳＮＡＦＰＵＳＨＩＹＬＤＡ，０３ＨＯＵＴ（８５Ｈ） ，ＡＯＵＴ（９７Ｈ），Ａ；送控制字，停用用户时钟ＬＤＩＸ，ＤＤＥＬＹ１ＬＤＩＹ，ＤＣＴ ＣＩＰ；重新置变址基址ＥＩＬＤＡ，（ＩＸ＋Ｏ）ＢＩＪ５，Ａ；检查是否有继续延时标志ＪＲ ＮＺ，ＤＣＴＣ２２；有，再次启动用户时钟，继续延时ＬＤＨＬ，（ＣＴＣＪＡＤ）ＪＰ（ＨＬ ）；没有，从“问讯处”获得转移地址，找到被中断的进程，并恢复该进程３结论（１）用１台计 算机能对４台飞剪实行分时控制。（２）提出的进程调度策略使该系统的分时控制成为可能，程序 的编制变得容易，结构也大为简化。参考文献｜｜１杨振兴．线材连轧机飞剪计算机控制系统．计 算技术与自动化，１９８５（３）：３０～３６２郭锁风．计算机控制系统，北京：航空工业出版 社，１９８７．２７７～２７８ＣＯＭＰＵＴＥＲＴＩＭＥＳＨＡＲＩＮＧＣＯＮＴＲＯＬＯＦＥ ＬＥＣＴＲＩＣＤＲＩＶＥＳＹＳＴＥＭ￥ＹａｎｇＺｈｅｎｘｉｎｇ；ＬｕＲａｎ（Ｄｅｐａｒ ｔｍｅｎｔｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｃＣｏｎｔｒｏｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｅｎｔｒａｌＳ ｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ，４１００８３， Ｃｈｉｎａ）ＡＢＳＴＲＡＣＴＴｈｉｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｓａｎｅｌｅｔｒｉｃｄｒｉｖ ｅｔｉｍｅｓｈａｒｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ＴｈｅｓｙｓｔｅｍｕｓｅｓａＺ８０ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｃｏｍｐｕｔｅｒｔｏｃｏｎｔｒｏｌｆｏｕｒｆｌｙｉｎｇｓｈｅａｒｍ ｏｔｏｒｓ，Ｔｈｅｐａｐｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｔｉｍｅｓｈａｒｉｎｇｃｏｎｔｒｏ ｌｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇｔａｃｔｉｃｓ．Ｔｈｅｏ ｐｅｒａｔｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙ．Ｔｈｉｓｔａｃｔｉｃｓｉ ｓｕｓｅｆｕｌｆｏｒｔｈｅｍｕＩｔｉｍｏｔｏｒｔｉｍｅｓｈａｒｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌ．ｋ ｅｙｗｏｒｄｓｃｏｒｎｐｕｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌ；ｔｉｍｅｓｈａｒｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌ； ｆｌｙｉｎｇｓｈｅａｒｓ；ｅｌｅｃｔｒｌｃｄｒｉｖｅｓｙｓｔｅｍ电气传动系统计算机分时 控制@杨振兴，卢然$中南工业大学自动控制工程系，中国长城铝业公司计算机控制，分时控制， 飞剪，电气传动系统研制了个电气传动分时控制系统，该系统用１台Ｚ８０工业控制机对４台飞剪 电动机进行控制．作者讨论了分时控制方法和进程的调度策略，系统运行结果令人满意，它对多台 电动机的分时控制策略有一定参考价值。１杨振兴．线材连轧机飞剪计算机控制系统．计算技术与 自动化，１９８５（３）：３０～３６２郭锁风．计算机控制系统，北京：航空工业出版社，１９ ８７．２７７～２７８冶金工业部不应立即恢复，而按优先次序逐个转入执行状态，事件的发生不 用中断方式通知系统，而由分时查询方式获知．这对过程缓慢的事件是允许的。同一事件可以是不 同进程的触发条件，这就需要设立“软件门阵列”，即在存贮区中记忆着各种被阻塞的进程，在事 件发生后，经过一系列逻辑操作，判断该恢复哪个进程。以剪切周期为例讨论调度策略的应用，剪 切进程如图４所示。山图４可见，剪切进程有２个延时等待，１个事件等待，完成整个进程需要若 干秒钟．为了在退出延时等待之后使进程继续正确执行，在启动用户时钟的同时，将待执行程序的 入口地址写入“问讯处”，即写入名为ＣＴＣＪＡＤ的存贮单元，在延时结束，进入中断服务程序后，按“问讯处”登记的地址执行程序转移，与上述处理对应的部分程序段为：（１）延时开始前的处理ＤＣＴＣ：ＬＤＨＬ，（ＢＧＴＩＶ）；取模出电压，给定值ＬＤＤＥ，（ＤＬＹＣＺ）；取延时时间ＣＡＬＬＬＳＤＣＴ；调用模出变换及启动用户时钟的子程序ＬＤ（ＣＴＣＪＡＤ），
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