基于CAN总线的多圈高地毯机上位机控制系统的研究

论文摘要

簇绒地毯的需求量正呈现大幅上升趋势,而国内地毯簇绒装备主要依靠进口,簇绒地毯生产技术落后。本课题在借鉴其他控制系统成型方案基础上,通过反复试验形成可行的技术路线,设计了基于CAN总线的多圈高簇绒地毯簇绒机控制系统,并分别对两个子系统提花控制系统和实时监测系统进行详细设计,并完成控制系统软件的开发与调试。具体研究内容如下:（1）控制系统总体设计:通过研究地毯簇绒原理和簇绒地毯的生产工艺,在基于CAN总线的通讯原理的基础上设计了控制系统总体结构。通过研究簇绒地毯工艺要求,设计了基于CAN总线的提花控制系统整体方案,根据现场生产和调试实际需求,设计了基于CAN总线的实时监测系统整体方案。（2）提花控制系统设计:根据提花控制系统整体方案,结合簇绒工艺,详细设计了基于CAN总线的主轴电机-伺服电机-罗拉提花装置的提花控制系统。根据工艺图花型特点、工艺相关参数和图案变形原理优化了工艺图变形算法,设计了花型识别模块。制定了CAN通讯协议,利用线程技术设计了CAN总线通讯模块。通过研究地毯绒圈高度和伺服电机与主轴电机速比之间的关系获得了电机控制算法,设计了电机控制模块。基于优化后的单向散列算法设计了软件加密模块。（3）实时监测系统设计:根据提花控制系统特点和实时监测系统整体方案,设计实现了一种基于CAN总线的新型地毯簇绒机伺服电机在线监测系统。在原有CAN总线结构基础上,完成系统参数的在线读取,在线监测和数据分析,实时在线监测地毯簇绒机上受控电机运行状态,并在系统异常情况下分别从通讯功能、电机控制电路板和电机三方面进行故障诊断,方便地毯簇绒机提花机构中伺服电机现场的安装调试以及故障检测。最后利用Delphi开发了提花控制系统软件和实时监测系统软件。控制系统的软硬件已经完成现场安装调试,地毯簇绒机提花控制系统经过不断改进和完善,并投入生产,取得了良好的效果,为厂家获得了良好的经济效益。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 提花控制系统软件研究现状
• 1.3 课题来源与研究意义
• 1.4 主要研究内容
• 第二章 控制系统总体方案设计
• 2.1 地毯簇绒原理
• 2.2 CAN总线概述
• 2.2.1 CAN总线通讯原理
• 2.2.2 CAN总线与其他总线方案比较
• 2.3 控制系统整体方案
• 2.3.1 硬件系统总体结构
• 2.3.2 提花控制系统
• 2.3.3 实时监测系统
• 2.4 本章小结
• 第三章 提花控制系统软件设计
• 3.1 提花控制系统软件总体构架
• 3.2 花型识别模块设计
• 3.2.1 花型图案信息识别
• 3.2.2 花型图案变形原理
• 3.2.3 图案变形优化算法
• 3.3 CAN总线通讯模块设计
• 3.3.1 CAN通讯协议设计
• 3.3.2 CAN通讯软件实现
• 3.4 电机控制模块设计
• 3.4.1 圈高与电机转速比关系
• 3.4.2 电机控制
• 3.5 数据管理模块设计
• 3.6 软件加密模块设计
• 3.7 人机交互模块设计
• 3.8 本章小结
• 第四章 实时监测系统软件设计
• 4.1 实时监测系统软件总体构架
• 4.2 系统参数识别模块设计
• 4.2.1 工艺图加解密算法原理
• 4.2.2 工艺图加解密算法实现
• 4.3 伺服电机数据处理模块设计
• 4.3.1 伺服电机信息获取与动态显示
• 4.3.2 伺服电机速度分析
• 4.3.3 伺服电机速度分析处理的系统实现
• 4.4 系统故障诊断模块设计
• 4.4.1 通讯故障诊断
• 4.4.2 电机控制电路板故障诊断
• 4.4.3 电机故障诊断
• 4.4.4 故障类型识别
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 今后展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文