基于ARM的制袋机控制系统研究
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摘要
嵌入式系统是一个新兴的技术发展方向,由于它具有体积小、性能强、功耗低和面向专门应用的特点,被广泛应用于工业控制,通信,消费电子等各个领域。随着微处理器技术,通信技术和软件技术的发展,嵌入式系统将发挥越来越重要的作用。
本文选用了基于ARM 7TDMI内核PHILIPS LPC2290处理器以及源代码开放的实时嵌入式操作系统μC/OS-II作为应用平台,设计了一套以32位ARM为控制核心的制袋机控制系统,符合制袋机的发展趋势,对提高国产制袋机的机电一体化水平具有重要意义。具体研究工作如下:
1、对基于ARM的制袋机控制系统的进行硬件设计,包括对JTAG接口电路,控制信号的输出电路,RS232电平转换,电源电路,复位电路,时钟电路与存储器电路进行设计。
2、对基于μC/OS-II的制袋机控制系统的软件设计进行了研究。分析了μC/OS-II操作系统的特点和功能,完成了在LPC2290芯片上的移植。对基于μC/OS-II的制袋机控制系统进行软件开发,实现了对控制系统的多任务实时控制。
3、制袋机控制系统采用MT506S触摸屏作为人机界面,同时对MODBUS协议进行了深入的研究和应用,实现LPC2290基于MODBUS协议与触摸屏的通讯。通过对触摸屏界面的总体规划,设计出了形象直观、能满足操作参数设定、信息状态显示和故障监控的人机交互界面。
4、研究了制袋机生产过程的定长、定位、烫封、牵引和裁切等过程中所包括主电机伺服控制子系统、定长和定位控制子系统。研究了牵引运动曲线的分布与主机制袋速度的协调,这是实现平稳制袋的要求;研究了前、后牵引伺服系统的恒张力协调控制,这是保证制袋质量的前提条件。
本文在最后还对制袋机控制系统研究过程中存在的问题做了一定的探讨和展望,并提出了进一步的研究方向。
Embedded system is a new trend of technical progress.It has been applied in industrial automation,electronics and communication for the character of small size, high performance,low power consumption and oriented object. With the improvement of microprocessors,communication and software,embedded system becomes more and more important.
The PHILIPS LPC2290 processor with ARM 7TDMI kernel and theμC/OS-II RTOS are selected in the thesis, the thesis adopts the modularized manner with the international slap-up Bag-making machine and designs take-up control system on 32 bit ARM. This control system accord with the Bag-making machine's developmental tendency and is very important and necessary to improve the mechanical and electrical level of the national Bag-making machine.
The research work is as follows:
1. The hardware of Bag-making machine control system on ARM is designed, designing circuits which are JTAG interface circuit,output circuit, RS232 interface circuit, Power circuit,reset circuit,external clock and memory circuit , etc.
2. The software of Bag-making machine control system is programmed withμC/OS-II. TheμC/OS-II operating system is transplanted on LPC2290 by analyzing its characteristic and function. To program the software of Bag-making machine control system and to achieve the multitask and real-time control onμC/OS-II.
3. Bag-making machine control system takes MT506S touchscreen as the human-machine interface , moreover , MODBUS protocol is deeply researched and applied, the communication of LPC2290 based on MODBUS protocol and touchscreen has been carried out. Based on the total scheme of the touchscreen interface to make out the human-machine interface that the direct image, meet the demands of operating parameters designing, information displaying and malfunction supervising.
4. The thesis researches the high-speed Baking-making machine system : including the host driver control system ,the dead line and the fixed position control system ,feeding control system ,and the temperature control system .
In order to keep the machine to have a high effect and placidity ,the system dissolves several coordinate relationships :①the towing curve and the speed o f bag-making ,it can keep the placidity of bag-making;②the constant tensility of the former and latter servo-driver ,it is the premise.
At the end of this thesis,we also discuss some problem in researching the Bag-making machine control system . Moreover,we bring forward the farther research direction.
本文选用了基于ARM 7TDMI内核PHILIPS LPC2290处理器以及源代码开放的实时嵌入式操作系统μC/OS-II作为应用平台,设计了一套以32位ARM为控制核心的制袋机控制系统,符合制袋机的发展趋势,对提高国产制袋机的机电一体化水平具有重要意义。具体研究工作如下:
1、对基于ARM的制袋机控制系统的进行硬件设计,包括对JTAG接口电路,控制信号的输出电路,RS232电平转换,电源电路,复位电路,时钟电路与存储器电路进行设计。
2、对基于μC/OS-II的制袋机控制系统的软件设计进行了研究。分析了μC/OS-II操作系统的特点和功能,完成了在LPC2290芯片上的移植。对基于μC/OS-II的制袋机控制系统进行软件开发,实现了对控制系统的多任务实时控制。
3、制袋机控制系统采用MT506S触摸屏作为人机界面,同时对MODBUS协议进行了深入的研究和应用,实现LPC2290基于MODBUS协议与触摸屏的通讯。通过对触摸屏界面的总体规划,设计出了形象直观、能满足操作参数设定、信息状态显示和故障监控的人机交互界面。
4、研究了制袋机生产过程的定长、定位、烫封、牵引和裁切等过程中所包括主电机伺服控制子系统、定长和定位控制子系统。研究了牵引运动曲线的分布与主机制袋速度的协调,这是实现平稳制袋的要求;研究了前、后牵引伺服系统的恒张力协调控制,这是保证制袋质量的前提条件。
本文在最后还对制袋机控制系统研究过程中存在的问题做了一定的探讨和展望,并提出了进一步的研究方向。
Embedded system is a new trend of technical progress.It has been applied in industrial automation,electronics and communication for the character of small size, high performance,low power consumption and oriented object. With the improvement of microprocessors,communication and software,embedded system becomes more and more important.
The PHILIPS LPC2290 processor with ARM 7TDMI kernel and theμC/OS-II RTOS are selected in the thesis, the thesis adopts the modularized manner with the international slap-up Bag-making machine and designs take-up control system on 32 bit ARM. This control system accord with the Bag-making machine's developmental tendency and is very important and necessary to improve the mechanical and electrical level of the national Bag-making machine.
The research work is as follows:
1. The hardware of Bag-making machine control system on ARM is designed, designing circuits which are JTAG interface circuit,output circuit, RS232 interface circuit, Power circuit,reset circuit,external clock and memory circuit , etc.
2. The software of Bag-making machine control system is programmed withμC/OS-II. TheμC/OS-II operating system is transplanted on LPC2290 by analyzing its characteristic and function. To program the software of Bag-making machine control system and to achieve the multitask and real-time control onμC/OS-II.
3. Bag-making machine control system takes MT506S touchscreen as the human-machine interface , moreover , MODBUS protocol is deeply researched and applied, the communication of LPC2290 based on MODBUS protocol and touchscreen has been carried out. Based on the total scheme of the touchscreen interface to make out the human-machine interface that the direct image, meet the demands of operating parameters designing, information displaying and malfunction supervising.
4. The thesis researches the high-speed Baking-making machine system : including the host driver control system ,the dead line and the fixed position control system ,feeding control system ,and the temperature control system .
In order to keep the machine to have a high effect and placidity ,the system dissolves several coordinate relationships :①the towing curve and the speed o f bag-making ,it can keep the placidity of bag-making;②the constant tensility of the former and latter servo-driver ,it is the premise.
At the end of this thesis,we also discuss some problem in researching the Bag-making machine control system . Moreover,we bring forward the farther research direction.
引文
[1] 徐景珩主编,张裕中副主编. 未来十年中国食品和包装发展趋势. 北京:中国轻工业出版社, 1998, 12
[2] 谢正茂. 基于 ARM 嵌入式系统的远程机器人控制器的设计及应用[D]. 北京邮电大学, 2006
[3] 杨圣, 梁昔明. 基于 MODBUS 的 EVIEW 触摸屏与单片机系统的通讯实现方法[J]. 广东自动化与信息工程, 2004,(03)
[4] 杨凤龙, 唐明新, 张丽芳, 元云飞. 基于 Modbus 协议的智能仪表与 Eview 触摸屏通信的研究[J]. 仪表技术, 2006,(05)
[5] 黄义萍, 魏军会. 电子凸轮及其在自动化生产中的应用[J]. 淮北煤师院学报(自然科学版) , 2001,(01)
[6] 滕立国. 基于数字凸轮的灌装机动作定位系统改造[J]. 中国科技信息,2007,(11)
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[9] 孙智慧, 庞明, 刘晔. 包装机卷筒材料供送过程张力控制系统设计[J]. 哈尔滨商业大学学报(自然科学版) , 2003,(02)
[10] 吴龙奇, 杨福馨. 温度控制仪的选用[J]. 中国包装工业, 2003,(10)
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[18] 周立功.ARM 嵌入式系统实验教程(三)[M]. 广州周立功单片机发展有限公司,2005
[19] 周立功.ARM 嵌入式系统实验教程(三)附加实验[M].广州周立功单片机发展有限公司,2005
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