基于LabVIEW的分布式控制系统研究

论文摘要

本文主要论述了运用虚拟仪器技术实现多电机分布式控制系统的技术要点,建立了一套基于LabVIEW的通用分布电气控制系统。此分布式控制系统,将人机交互、数据采集等任务分别交由监测计算机和下位控制机完成。监测计算机应用软件在虚拟仪器系统开发平台——LabVIEW上完成,实现友好的人机交互、简单直观的过程监控、安全可靠的故障处理等功能。下位控制机由控制节点和驱动模块组成,为上位机监控系统提供底层硬件支持,发挥其强大的数据采集功能,并把采集的数据实时传送到上位机,实现上位机对下位机的实时监控。以分布式控制系统为理论基础,提出整个系统的设计方案。以模块化设计思想为主导,构建了以TMS320F2812为下位机主控单元,LabVIEW为上位机监控平台,功率模块、通信接口等相关设备和电路为辅助的分布式控制系统。该系统既可实现下位电机的高精度实时控制、运行状态实时监控,又可实现分层集中控制。最后,论文以无刷直流电机为下位被控对象,构架了一个多电机分布式实验系统。给出部分实测波形并进行了分析,测试结果表明,系统工作稳定可靠,达到预期设计效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景和研究意义
• 1.2 分布式控制系统概述
• 1.2.1 分布式控制系统的概念
• 1.2.2 分布式控制系统层次化体系结构
• 1.2.3 分布式控制系统的基本特点
• 1.3 主要工作
• 1.4 论文主要内容和章节安排
• 第二章 LabVIEW 语言的编程思想
• 2.1 虚拟仪器（Virtual Instrument，VI）
• 2.1.1 虚拟仪器的概念
• 2.1.2 虚拟仪器与传统仪器
• 2.1.3 虚拟仪器的发展及应用
• 2.2 LabVIEW 语言简介
• 2.2.1 LabVIEW 语言的概念
• 2.2.2 LabVIEW 语言的特点
• 2.2.3 LabVIEW 语言的应用
• 2.3 LabVIEW 的编程技术
• 2.3.1 脚本与公式节点
• 2.3.2 外部代码调用
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于LabVIEW 的电气分布式控制系统总体结构研究
• 3.1 电气分布式控制系统总体功能框图
• 3.2 计算机控制系统设计的一般原则
• 3.3 虚拟仪器控制系统的一般体系结构
• 3.3.1 基于GPIB 的虚拟仪器系统
• 3.3.2 基于PXI 总线接口的虚拟仪器系统
• 3.3.3 基于串口总线的虚拟仪器系统
• 3.3.4 基于现场总线的虚拟仪器系统
• 3.4 系统总体结构设计
• 3.4.1 系统硬件电路设计框图
• 3.4.2 系统监控平台设计框图
• 3.5 本章小结
• 第四章 系统硬件电路设计
• 4.1 控制节点
• 4.1.1 控制节点的功能
• 4.1.2 DSP 控制芯片选型
• 4.1.3 DSP 电源电路设计
• 4.2 功率驱动模块
• 4.3 信号检测及通信接口电路设计
• 4.3.1 相电流检测电路
• 4.3.2 转子位置检测电路
• 4.3.3 通信接口电路设计
• 4.4 故障检测和保护
• 4.5 本章小结
• 第五章 系统监控平台设计
• 5.1 基于LabVIEW 的上位机监控平台设计
• 5.1.1 监控上位机的功能
• 5.1.2 LabVIEW 程序设计的方法
• 5.1.3 用户登陆模块和用户管理模块
• 5.1.4 系统监控界面
• 5.2 监控界面子模块设计
• 5.2.1 数据通信程序设计
• 5.2.2 数据处理程序设计
• 5.2.3 PI 参数给定程序设计
• 5.2.4 数据存储程序设计
• 5.2.5 生成可执行程序及安装文件
• 5.3 本章小结
• 第六章 系统调试及改进意见
• 6.1 系统调试
• 6.1.1 无刷直流电动机
• 6.1.2 上、下位机通信调试
• 6.1.3 单分支调试
• 6.1.4 两个分支联调
• 6.2 系统的改进意见
• 6.2.1 硬件的改进
• 6.2.2 软件的改进
• 6.3 本章小结
• 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表和录用的论文