基于以太网的数字化弧焊控制器的研制

论文摘要

随着电子、通信、计算机技术的发展,社会已进入网络化时代,现代的工业生产越来越要求网络化的管理与控制。对于焊接领域来说,研制具有数字化和网络化功能的焊机是其发展的一个重要趋势。本文针对我国焊机应用的现状,研制出了具有以太网通信功能的新型弧焊控制器。该控制器采用双单片机结构,一个单片机完成弧焊过程的控制与数据采集,而另一个单片机则完成弧焊过程信息的通信功能,两个单片机之间采用共用存储器方式实现数据的交换。本文采用运算速度快、资源丰富的C8051F020单片机为核心,设计出结构简单、可靠性高、便于维护的硬件电路。并编制了相应的软件,用来实现焊接电流参数的给定与数据采集。本文以C8051F020单片机和CS8900A以太网控制器为核心,以TCP?IP协议为通信规约,研制出新型的通信模块,使弧焊控制器具有了以太网通信功能。为了方便用户操作,本文还利用LabVIEW软件设计了一个人机界面,这样在一台电脑上,就可以方便监测、控制联网的焊机。经调试证明,本文所设计的弧焊控制器达到了设计要求,扩展了焊机的使用功能,实现了弧焊过程的网络化控制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 数字化焊机及其特点
• 1.2.2 数字化焊机国内外研究现状
• 1.3 单片机与以太网通信现状
• 1.4 本文的主要内容
• 第2章 弧焊控制系统总体设计方案
• 2.1 焊接过程分析
• 2.2 系统技术指标
• 2.3 系统总体架构
• 2.3.1 弧焊控制器的网络结构
• 2.3.2 弧焊控制器的结构
• 2.4 焊接电流给定信号的算法
• 2.5 通信模块设计
• 2.6 本章小结
• 第3章 系统硬件设计
• 3.1 系统控制部分的硬件电路设计
• 3.1.1 单片机的选取
• 3.1.2 电源模块
• 3.1.3 时钟芯片
• 3.1.4 存储芯片
• 3.1.5 开关量输入、输出及显示
• 3.1.6 D∕A输出模块
• 3.1.7 电流信号采集模块
• 3.2 系统通信模块的硬件电路设计
• 3.2.1 CS8900A以太网控制器
• 3.2.2 单片机与以太网控制器的联接电路
• 3.3 本章小结
• 第4章 系统软件设计
• 4.1 主程序设计
• 4.2 控制模块程序设计
• 4.2.1 中断服务程序
• 4.2.2 控制程序流程
• 4.2.3 上坡、下坡电流输出程序
• 4.2.4 焊接电流输出程序
• 4.2.5 数据采集程序
• 4.3 以太网控制器驱动的实现
• 4.3.1 CS8900A的初始化
• 4.3.2 以太网帧的发送和接收
• 4.4 通信模块程序设计
• 4.4.1 网络通信规约
• 4.4.2 TCP∕IP协议的实现
• 4.4.3 DATA数据服务的实现
• 4.4.4 通讯服务的整体结构
• 4.5 本章小结
• 第5章 系统初步调试
• 5.1 调试的目的与内容
• 5.2 弧焊电源电流输出功能测试
• 5.3 调试试验及结果
• 5.3.1 直流调试试验
• 5.3.2 脉冲调试试验
• 5.3.3 弧焊电源功能扩展试验
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明
• 哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书
• 哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理
• 致谢