本文關(guān)鍵詞：J1128H數(shù)控壓鑄機實時控制系統(tǒng)設(shè)計

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【摘要】：壓鑄行業(yè)的技術(shù)水準與生產(chǎn)能力是衡量一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要指標,然而國產(chǎn)壓鑄機自動化程度及控制性能與世界先進水平仍存在一定差距,因此開發(fā)以實時控制為核心的自動化、高性能和高品質(zhì)壓鑄設(shè)備勢在必行。本文設(shè)計了J1128H數(shù)控壓鑄機實時控制系統(tǒng),主要研究內(nèi)容如下：基于壓鑄機高實時響應(yīng)性能要求,提出了由“管理單元—控制單元—執(zhí)行單元”組成的分布式控制系統(tǒng)架構(gòu)。各單元間采用不同的網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)：管理單元與控制單元通過以太網(wǎng)通信,控制單元與執(zhí)行單元以及各執(zhí)行子單元之間均通過CAN總線通信并采用CANopen高層協(xié)議。執(zhí)行單元基于自帶MSCAN模塊的MC9S08DZ128單片機,設(shè)計了數(shù)據(jù)采集模塊(位移、壓力和鎖模力)、電液閥控制模塊和開關(guān)量模塊。各模塊軟件設(shè)計均采用前、后臺程序模式,完成了CANopen從站設(shè)計并實現(xiàn)了壓鑄機工作狀態(tài)的信息采集以及相應(yīng)控制輸出功能。控制單元基于PC/104總線工控機的硬件平臺,采用Linux/Xenomai雙內(nèi)核實時操作系統(tǒng)的軟件平臺設(shè)計并實現(xiàn)了控制單元所有控制功能。采用了多線程編程技術(shù),有效調(diào)度雙內(nèi)核實時系統(tǒng)資源；并將模糊自適應(yīng)PID算法應(yīng)用于非線性、大滯后性的壓鑄機壓射控制系統(tǒng)。采用AMESim-Simulink仿真軟件對J1128H壓射速度控制系統(tǒng)進行聯(lián)合仿真測試,仿真結(jié)果表明模糊自適應(yīng)PID算法在壓射系統(tǒng)的響應(yīng)速度、跟隨性能和穩(wěn)態(tài)誤差方面具有較好的效果。最后對系統(tǒng)進行模塊化測試和聯(lián)合調(diào)試,各模塊功能以及模塊之間以太網(wǎng)、CANopen主從站的數(shù)據(jù)通信完全正確。
【關(guān)鍵詞】：壓鑄機 實時控制 CANopen 模糊控制
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG233.1;TP273
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-12
• 1.1 研究背景及意義8
• 1.2 壓鑄機研究與發(fā)展現(xiàn)狀8-10
• 1.2.1 壓鑄機發(fā)展現(xiàn)狀8-10
• 1.2.2 壓鑄機控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀10
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容10-11
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)11-12
• 第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計12-22
• 2.1 壓鑄機控制系統(tǒng)功能與需求分析12-13
• 2.2 壓鑄機控制系統(tǒng)總體方案13-15
• 2.2.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)13
• 2.2.2 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議13-14
• 2.2.3 實時系統(tǒng)環(huán)境14-15
• 2.2.4 主/被控單元選型15
• 2.3 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)15-18
• 2.3.1 主板與板卡16
• 2.3.2 傳感器16-17
• 2.3.3 執(zhí)行模塊17
• 2.3.4 比例溢流閥17-18
• 2.4 控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)18-19
• 2.4.1 控制單元軟件結(jié)構(gòu)18-19
• 2.4.2 執(zhí)行單元軟件結(jié)構(gòu)19
• 2.4.3 管理單元軟件結(jié)構(gòu)19
• 2.5 本章小節(jié)19-22
• 第三章 執(zhí)行單元硬件設(shè)計22-34
• 3.1 主控單元設(shè)計22-25
• 3.1.1 核心電路設(shè)計23
• 3.1.2 CAN通信接口電路設(shè)計23-25
• 3.1.3 RS-232調(diào)試電路設(shè)計25
• 3.1.4 地址電路設(shè)計25
• 3.2 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計25-28
• 3.2.1 模擬信號預(yù)處理26
• 3.2.2 A/D電路設(shè)計26-28
• 3.3 電液閥控制模塊設(shè)計28-29
• 3.4 開關(guān)量模塊設(shè)計29-31
• 3.4.1 開關(guān)量輸入電路設(shè)計30-31
• 3.4.2 開關(guān)量輸出電路設(shè)計31
• 3.5 本章小節(jié)31-34
• 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計34-58
• 4.1 CANopen及其理論介紹35-38
• 4.1.1 CANopen基本理論35-38
• 4.1.2 CANopen通信實現(xiàn)方法38
• 4.2 CANopen從站設(shè)計38-47
• 4.2.1 總體程序流程38-39
• 4.2.2 Can通信功能實現(xiàn)39-41
• 4.2.3 數(shù)據(jù)采集功能實現(xiàn)41-43
• 4.2.4 輸出控制功能實現(xiàn)43-46
• 4.2.5 開關(guān)量功能實現(xiàn)46-47
• 4.3 CANopen主站設(shè)計47-54
• 4.3.1 主站系統(tǒng)環(huán)境搭建47-50
• 4.3.2 主站系統(tǒng)軟件設(shè)計50-54
• 4.3.2.1 數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)機制51-52
• 4.3.2.2 實時任務(wù)設(shè)計52-53
• 4.3.2.3 非實時任務(wù)設(shè)計53-54
• 4.3.2.4 壓鑄機控制與反饋通信設(shè)計54
• 4.4 管理單元軟件設(shè)計54-56
• 4.4.1 通信功能實現(xiàn)54-55
• 4.4.2 系統(tǒng)功能設(shè)計55-56
• 4.5 本章小節(jié)56-58
• 第五章 模糊控制算法在壓射速度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用58-66
• 5.1 模糊控制理論及其實現(xiàn)方法58-59
• 5.1.1 模糊控制的基本原理58
• 5.1.2 模糊控制器結(jié)構(gòu)58-59
• 5.2 模糊自適應(yīng)PID控制器設(shè)計與仿真59-64
• 5.2.1 模糊自適應(yīng)PID控制原理59-60
• 5.2.2 模糊自適應(yīng)PID控制器設(shè)計60-62
• 5.2.3 實驗仿真與結(jié)果分析62-64
• 5.3 本章小節(jié)64-66
• 第六章 系統(tǒng)測試與分析66-76
• 6.1 實時系統(tǒng)與實時任務(wù)性能測試66-68
• 6.1.1 實時系統(tǒng)測試66-67
• 6.1.2 實時任務(wù)測試67-68
• 6.2 綜合調(diào)試68-74
• 6.2.1 調(diào)試方案設(shè)計68
• 6.2.2 調(diào)試環(huán)境構(gòu)建68-69
• 6.2.3 CANopen功能測試69-74
• 6.2.3.1 從站功能測試69-72
• 6.2.3.2 主站功能測試72-74
• 6.3 本章小節(jié)74-76
• 第七章 總結(jié)與展望76-78
• 7.1 全文總結(jié)76
• 7.2 工作展望76-78
• 致謝78-80
• 參考文獻80-84
• 作者簡介84

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