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基于CPLD的平网印花机控制系统的研制

作　者: 陈则煌
导　师: 黄克强
学　校: 浙江大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 平网印花机单片机 CPLD 加减速曲线闭环位置伺服系统
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

我国是纺织印染工业大国。近几年来由于平网印花机以适应小批量,多品种,制网费用低,对花精度高等优势应用广泛。在此背景下,本课题从实用角度出发,提出了采用单片机+CPLD的台板固定式平网印花机下位机控制器,全文包括了总体方案设计,伺服电机高速高精度定位研究,下位机控制器硬件设计,软件设计等内容。第一章首先介绍了平网印花机的现状和发展趋势,以及平网印花机控制系统的现状,提出本课题所需要研究的内容。第二章介绍了台板固定式平网印花机的机械结构及各机构的运动流程,对台板固定式平网印花机的印花精度进行阐述和分析。第三章介绍了交流伺服电机以及其控制方式,对闭环位置伺服系统的误差和重复定位精度进行分析。详细分析了伺服电机高速运行的新型S形加减速曲线的算法。第四章阐述基于CPLD的平网印花机下位机控制器的硬件电路设计,CPLD逻辑设计过程。对硬件电路设计过程中的难点进行分析,给出了相应的解决方法。第五章着重阐述了控制器软件功能、结构以及模块设计,对软件可靠性进行分析,并给出相应的解决措施。第六章对所设计的CPLD程序及伺服电机S形加减速曲线算法通过仿真进行验证,对实际运行速度曲线以及定位精度通过实验进一步验证。第七章对全文进行了总结,分析了该控制器的不足,提出改进方案。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-17
  1.1 平网印花机应用背景  11
  1.2 平网印花机概述  11-13
  1.3 平网印花机现状及趋势  13-14
  1.4 平网印花机控制系统简介  14-15
  1.5 本课题研究意义及主要内容  15-17
第2章平网印花机系统组成  17-22
  2.1 平网印花机机械结构说明  17-18
  2.2 平网印花机各机构运动流程  18-19
  2.3 平网印花机印花精度分析  19-20
  2.4 平网印花机控制系统构成  20-21
  2.5 本章小结  21-22
第3章平网印花机定位分析  22-32
  3.1 交流伺服电机简介  22-23
  3.2 交流伺服电机位置控制精度分析  23-27
    3.2.1 伺服系统位置控制方式  23-25
    3.2.2 位置控制伺服系统误差分析  25-27
  3.3 平网印花机高速进给实现  27-31
    3.3.1 伺服电机加减速曲线概述  27-28
    3.3.2 S形加减速曲线算法研究  28-31
  3.4 本章小结  31-32
第4章平网印花机控制器硬件电路设计  32-53
  4.1 下位机控制器硬件电路设计初步  32-34
    4.1.1 单片机选型  32-33
    4.1.2 CPLD选型  33-34
  4.2 下位机控制器硬件电路结构设计  34-35
  4.3 电源管理模块设计  35-36
  4.4 MCS-51单片机模块设计  36-40
    4.4.1 复位电路设计  37
    4.4.2 MCS-51单片机与上位机通信电路设计  37-38
    4.4.3 MCS-51单片机与CPLD硬件电路设计  38-40
  4.5 CPLD电路模块设计  40-51
    4.5.1 CPLD逻辑设计概述  40-41
    4.5.2 CPLD逻辑设计总体架构  41-42
    4.5.3 主控制模块设计  42-43
    4.5.4 总线接口模块设计  43-44
    4.5.5 伺服控制模块电路设计  44-48
    4.5.6 位置计数模块  48-51
  4.6 硬件电路设计中的难点及其解决办法  51-52
    4.6.1 电磁干扰简介  51-52
  4.7 本章小结  52-53
第5章平网印花机下位机控制器软件设计  53-67
  5.1 MCS-51单片机软件概述  53-54
    5.1.1 MCS-51单片机软件开发环境  53
    5.1.2 MCS-51单片机软件功能分析  53-54
  5.2 MCS-51单片机软件设计  54-65
    5.2.1 MCS-51单片机软件总体架构  54-55
    5.2.2 主程序模块  55-58
    5.2.3 系统初始化模块  58-59
    5.2.4 数据通信模块  59-61
    5.2.5 参数、按键处理模块  61-62
    5.2.6 CPLD接口管理模块  62-63
    5.2.7 控制模块  63-64
    5.2.8 故障诊断模块  64-65
  5.3 软件可靠性措施  65-66
  5.4 本章小结  66-67
第6章仿真及实验  67-82
  6.1 CPLD程序仿真  67-70
    6.1.1 CPLD程序仿真概述  67
    6.1.2 MCS-51与CPLD接口仿真  67-68
    6.1.3 位置计数器仿真  68-69
    6.1.4 S形加减速曲线仿真  69-70
  6.2 伺服电机实验  70-80
    6.2.1 实验平台的搭建  70-72
    6.2.2 测速实验原理  72-73
    6.2.3 直流电机测速分析  73-75
    6.2.4 伺服电机速度/电压标定  75-77
    6.2.5 速度曲线试验  77-79
    6.2.6 伺服电机定位精度实验  79-80
  6.3 本章小结  80-82
第7章总结与展望  82-84
  7.1 全文总结  82
  7.2 课题展望  82-84
参考文献  84-88

基于CPLD的平网印花机控制系统的研制

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