密闭式炼胶机比例伺服阀控制器的开发

论文摘要

橡胶行业的快速发展给炼胶机械带来了机遇和挑战。比例伺服阀控制器是密闭式炼胶机中的关键部分,主要实现炼胶机液压缸的开环流量控制和闭环压力控制,其控制精度决定着密闭式炼胶机的炼胶效果。本文根据实际需求,阐述了密炼机比例伺服阀控制器的工作原理和设计过程中所涉及到的基本知识,并对关键环节进行详细分析。 本文所述的密炼机比例伺服阀控制器是以单片机MSP430F167为核心部件的工作系统,通过C430编制的软件程序支持,能够对各种电信号进行处理、运算,继而驱动比例伺服阀进行相应动作,实现对液压缸的开环、闭环控制。在硬件上采取了独立电源、光电隔离、屏蔽外壳等措施加强系统的抗干扰性能,使系统能够在恶劣的工况下正常运行。系统软件采用时间触发式结构,所有任务都在一个称作“合作式调度器”的程序调用下完成。这种软件组织结构使系统更加可靠,可预测。本文还对控制器在线参数修改进行了探讨。PC机通过RS232对控制器发送命令,并对工作状态数据进行实时接收、显示,从而能更加直观地观察到系统的工作情况,有利于参数调整。作为数据采集系统的PC机程序,采用Visual Basic语言编写。 经过现场实际调试,运行结果表明:系统整体设计合理、性能可靠,实现了预期的设计目标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外现状及发展趋势
• 1.2.1 密炼机发展现状
• 1.2.2 密炼机及电液控制系统发展的趋势
• 1.3 论文主要工作
• 2 系统总体规划
• 2.1 系统总体方案设计思路
• 2.2 炼胶机液压系统执行机构简介
• 2.3 比例伺服阀智能控制器设计方案
• 2.4 上位机系统方案
• 3 控制器硬件电路研制
• 3.1 系统硬件总体结构设计
• 3.1.1 系统硬件设计原则
• 3.1.2 系统硬件总体结构设计
• 3.2 单片机的选择及电源设计
• 3.2.1 单片机 MSP430F167的选择及其特性
• 3.2.2 系统电源设计
• 3.3 系统前向通道
• 3.3.1 传感器选择
• 3.3.2 传感器电缆检测
• 3.3.3 传感器信号输入接口
• 3.3.4 设定压力信号输入接口
• 3.3.5 线性光偶 HCNR200简介
• 3.3.6 控制命令开关信号输入接口
• 3.3.7 AD转换及 MSP430 ADC12模块
• 3.4 系统后向通道
• 3.4.1 DA转换及 MSP430 DAC12模块
• 3.4.2 输出信号调理
• 3.4.3 输出隔离
• 3.5 系统人机通道
• 3.5.1 LCD显示接口电路
• 3.5.2 工作指示发光电路
• 3.5.3 键盘接口电路
• 3.5.4 控制器控制面板设计
• 4 控制器系统软件设计
• 4.1 软件设计概述
• 4.2 控制器软件的结构
• 4.2.1 超级循环
• 4.2.2 时间触发嵌入式系统设计模式
• 4.2.3 系统模块划分及任务设计
• 4.3 控制器系统主要模块程序实现
• 4.3.1 信号采集及处理
• 4.3.2 开环流量控制的实现
• 4.3.3 闭环压力控制的实现
• 5 单片机与上位机的通讯
• 5.1 通讯协议
• 5.1.1 物理层协议
• 5.1.2 数据链路层协议
• 5.1.3 应用层协议
• 5.2 接口电路设计
• 5.3 单片机收发远程数据信号软件的编制
• 5.4 上位机软件设计
• 5.4.1 MSComm控件及上位机通信编程
• 5.4.2 API函数 BitBIt及曲线绘制
• 6 系统可靠性及抗干扰设计
• 6.1 系统可靠性概述
• 6.2 硬件抗干扰
• 6.3 软件抗干扰
• 6.4 看门狗在抗干扰设计中的应用
• 7 系统调试
• 7.1 系统仿真调试
• 7.2 系统实验调试
• 7.2.1 系统模拟现场调试
• 7.2.2 系统现场调试
• 结论与展望
• 参考文献
• 附录A 控制器电路原理图-数字板
• 附录B 控制器电路原理图-模拟板
• 附录C 控制器电路原理图-面板
• 附录D 开环下降各状态流程图
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢
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