【摘要】：在平板顯示產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的今天,對玻璃基板的自動光學(xué)檢測儀器的需求及系統(tǒng)要求日益提高。而其運(yùn)動控制系統(tǒng)決定了整個儀器性能。目前方案幾乎都采用工業(yè)電腦、運(yùn)動控制卡和PLC的互相組合來實(shí)現(xiàn),但系統(tǒng)存在成本高、布線繁瑣和線路調(diào)試檢修麻煩等缺點(diǎn)。因此本文設(shè)計了一種有線+無線的分布式網(wǎng)絡(luò)控制模型,并完成了相關(guān)硬件及軟件的研發(fā)。本控制系統(tǒng)包括監(jiān)控平臺、采集控制終端和電機(jī)控制終端三大單元。監(jiān)控平臺作為Modbus網(wǎng)絡(luò)的主機(jī),控制作為從機(jī)的采集控制終端和電機(jī)控制終端,而采集控制終端包括Modbus轉(zhuǎn)ZigBee網(wǎng)關(guān)和ZigBee終端設(shè)備,網(wǎng)關(guān)和ZigBee終端設(shè)備之間是通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的。本文分別研究了三大控制單元的硬件架構(gòu),針對監(jiān)控平臺和電機(jī)控制終端,提出以高性能的STM32F4微控制器作為核心的控制電路板方案,針對采集控制終端,選用集成了RF和MCU的片上系統(tǒng)解決方案CC2530,其具有低成本低功耗的特性。硬件設(shè)計上采用模塊化方法,同時充分考慮工業(yè)應(yīng)用要求,選用工業(yè)級芯片,并對輸入輸出接口進(jìn)行隔離設(shè)計。軟件設(shè)計上,使用C語言完成軟件系統(tǒng)各層次代碼編寫,降低研發(fā)難度和成本;在STM32F4上裁剪并移植了μC/OS-III實(shí)時操作系統(tǒng)以及Modbus主從協(xié)議棧,并將Modbus從機(jī)協(xié)議棧移植到運(yùn)行有ZigBee協(xié)議棧Z-Stack的CC2530上;設(shè)計了適用本系統(tǒng)的通信協(xié)議,包括依托Modbus協(xié)議開發(fā)的電機(jī)控制端和采集控制端通信協(xié)議,以及依托Z-Stack和Modbus開發(fā)的Modbus轉(zhuǎn)ZigBee網(wǎng)關(guān)與ZigBee終端節(jié)點(diǎn)之間的通信協(xié)議;完成了監(jiān)控平臺的人機(jī)界面顯示及控制、電機(jī)控制終端和采集控制終端相關(guān)軟件的編寫。最后,配合Modbus協(xié)議調(diào)試助手及示波器測試驗(yàn)證了控制系統(tǒng)各個單元的功能。結(jié)果表明設(shè)計可滿足玻璃基板自動檢測系統(tǒng)的運(yùn)動控制需求,所以本研究是有線和無線融合控制下的一次有益探索。
【圖文】：

第二章 控制系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)綜述ee 協(xié)議架構(gòu)e 無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層見圖 2.1。ZigBee 協(xié)議層是基于國際標(biāo)準(zhǔn)化組織統(tǒng)互聯(lián)（OSI）基本參考模型。ISO/OSI 模型有 7 層，但是 ZigB建低功耗、低數(shù)據(jù)率無線網(wǎng)絡(luò)而言所必須的層。ZigBee 協(xié)議分E 802.15.4 定義了 PHY（物理層）和 MAC（介質(zhì)訪問層）技術(shù)定義了 NWK（網(wǎng)絡(luò)層）、APS（應(yīng)用程序支持子層）、APL（2]。

（a）廣播 （b）組播 （c）單播圖 2.2 ZigBee 通信機(jī)制Fig 2.2 ZigBee communication mechanism設(shè)備角色Bee規(guī)范定義了三種設(shè)備角色：ZigBee協(xié)調(diào)器（IEEE 802.15.4 PAN路由器（IEEE 802.15.4 協(xié)調(diào)器）、ZigBee 終端設(shè)備（IEEE 802.15路由器必須是 FFD，而終端設(shè)備可以是 FFD，也可以是 RFD。Bee 協(xié)調(diào)器是啟動和配置網(wǎng)絡(luò)的一種設(shè)備。協(xié)調(diào)器可以保持間接尋，，支持關(guān)聯(lián)，同時還能設(shè)計信任中心和執(zhí)行其他的活動。協(xié)調(diào)器作以及保持同網(wǎng)絡(luò)其他設(shè)備的通信。在一個 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)中只允協(xié)調(diào)器。Bee 路由器是實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)及路由消息功能的一種設(shè)備。ZigBee gBee 協(xié)調(diào)器創(chuàng)建的網(wǎng)絡(luò)中，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。一個路由節(jié)點(diǎn)可以或者終端節(jié)點(diǎn)通信。ZigBee 路由器只存在樹狀網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH86

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2602884