多挤塑机工作状态参数监测系统的研究

论文摘要

目前生产中塑料挤出机均是独立运行,不能实时监测各设备的工作状态参数,也没有可供查阅的历史数据,产品质量的好坏完全取决于操作工人的熟练程度,这给管理带来很大弊端。本文研制了一种新型挤塑机监测系统,该系统通过RS-485总线组网,将每台管理机从下层设备采集并存储的数据实时显示到PC机,形成历史曲线报表。该系统实现了远程数据实时显示和科学管理,很好的克服了以上存在的问题。本课题所研制的挤塑机监测系统是以ARM嵌入式微处理器AT91SAM7S64为硬件平台,以μC/OS-II操作系统为软件平台,以RS-485为现场应用总线,以Modbus为通信协议的分布式实时监测系统。采用ARM管理机与基于PC机的远程数据管理中心两级监测系统的结构,便于数据管理和维护,编程思路清晰。RS-485总线组网便捷。Modbus通信协议数据传输可靠。ARM处理器硬件优势和基于μC/OS-II嵌入式操作系统进行多任务管理和通信,提高了系统的实时性、可靠性和扩展性,使系统能够满足现场应用的多项要求。本文首先根据实际的需求进行系统方案的选择,设计出系统的总体结构,然后重点阐述了系统的硬件设计和软件设计。硬件部分讨论了AT91SAM7S64及其外围扩展电路设计和下层设备各测量模块的功能,包括温度测量模块、压力测量模块和转速测量环节。软件部分主要包括管理机和PC机应用程序的软件设计。管理机软件设计采用了数据流图变换分析方法划分出软件系统结构,并基于μC/OS-II操作系统实现了与下层设备通讯处理、数据采集与处理和与PC机通信处理等任务。PC机应用程序基于VB6.0中ActiveX控件将管理机中的数据进行实时显示,形成历史曲线,界面友好、代码重用率高、控件移植性强。最后,本文给出了管理机系统的调试方法及系统实验方案和结果。经多次实验验证,所设计的塑料挤出机监测系统实现了多挤塑机工作状态参数的远程监测,系统具有良好的性能,能够达到系统的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 第2章 系统方案选择及总体结构
• 2.1 现场总线及通信协议的选择
• 2.1.1 现场总线的选择
• 2.1.2 通信协议的确立
• 2.2 微处理器的选择
• 2.3 软件设计方案的选择
• 2.4 嵌入式开发环境的选择
• 2.5 挤塑机监测系统总体结构
• 2.6 本章小结
• 第3章 监测系统硬件设计
• 3.1 管理机硬件电路设计
• 3.1.1 AT91SAM7S64 功能及特点
• 3.1.2 微处理器系统电路设计
• 3.1.3 外围辅助电路设计
• 3.1.4 通信电路设计
• 3.2 下层测量模块功能分析
• 3.2.1 温度测量模块
• 3.2.2 压力测量模块
• 3.2.3 转速的测量
• 3.3 本章小结
• 第4章 监测系统软件设计
• 4.1 μC/OS-II 的内核结构与系统调用
• 4.1.1 任务管理与任务调度
• 4.1.2 任务间通信与同步
• 4.2 管理机系统软件分析
• 4.2.1 管理机系统软件结构设计
• 4.2.2 Modbus 通信协议在挤塑机监测系统中的应用
• 4.3 基于 μC/OS-II 的管理机系统软件实现
• 4.3.1 几个系统相关的文件和函数分析
• 4.3.2 目标板及系统初始化
• 4.3.3 与下层模块的数据通信
• 4.3.4 数据采集与处理
• 4.3.5 与PC 机的数据通信
• 4.4 基于 VB 中 ActiveX 控件的 PC 机应用程序设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 系统调试及实验结果分析
• 5.1 管理机系统调试
• 5.2 系统实验方案与结果分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢