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数字化全自动管焊平台通信系统的研究

作　者: 王经
导　师: 付虹
学　校: 长春工业大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 数字化焊机 CAN总线 实时性 工业以太网
分类号: TG409
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 31次
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内容摘要


焊接作为一种基本的材料加工方法,在现代化工业生产中占有重要的地位。近年来,为赶超国际先进水平,摆脱对国外的依赖,国内多家公司瞄准国际焊接技术的先进水平,将数字化、智能化、信息化、柔性化等高新技术集成应用到传统的焊接工业,开展了智能化自动焊接控制系统的研究。这样,焊接过程的数字化,自动化,以及智能化也已成为现代焊接的发展趋势。从大的环境来看,数字化焊机的出现和发展是技术发展的必然结果。随着20世纪90年代末奥地利Fronius全数字化焊机进入中国市场,数字化焊机的应用格外地吸引了更多人的关注。鉴于此,江苏省昆山市某焊接技术公司和清华大学等高校着手研发基于ARM+DSP的数字化全自动管焊平台。本论文选自其中一部分,是数字化管焊控制平台中通信系统的研究。本论文首先对数字化管焊控制平台的通信系统做了详细介绍,其中包括了数字化焊机的概念、特点以及管焊机的原理,并对本控制平台的通信系统的研究内容和功能做了重点阐述。其次,对系统中采用的通信总线——CAN (Controller Area Network),总线做了介绍,设计了通信系统中CAN总线的硬件,并在分析其实时性的基础上,对总线上的任务调度算法进行了深入的学习比较和研究；并且运用专用的CAN总线仿真软件——德国Vector公司的CANoe软件,对焊接过程中部分数据传输进行了模拟仿真,分析了总线上的数据通信情况。通过对CAN总线网络中信息传输的仿真分析研究,证明了我们所设计的混合调度算法是可行的,解决了低优先级的报文在高总线负载率的情况下得不到发送的问题,这样,确保了焊接过程中不同报文的实时性要求。由于焊机工作的环境恶劣,加上焊接过程中的高频引弧时产生的高频干扰,使得控制系统不能正常工作,因此对焊接平台的抗干扰问题进行了讨论。本文从硬件和软件抗干扰两方面采取了一系列有效的措施,提高了系统的抗干扰能力。本文最后还对目前市场上流行的通信总线协议工业以太网进行了简单研究,并在此基础上,对其在焊接中的应用做了探讨。

全文目录


摘要  2-3
Abstract  3-8
第一章 绪论  8-12
  1.1 课题研究的背景意义  8
  1.2 课题来源  8-9
  1.3 本课题的国内外研究现状  9-10
  1.4 CAN总线简介  10-12
    1.4.1 CAN总线的特点  10
    1.4.2 CAN总线的发展  10-12
第二章 数字化管焊控制平台中通信系统概述  12-17
  2.1 数字化焊机概述  12-13
    2.1.1 数字化焊机的概念  12
    2.1.2 数字化焊机的特点  12-13
  2.2 管焊系统概述  13-15
    2.2.1 管焊机原理  13-14
    2.2.2 系统结构概述  14-15
    2.2.3 本课题研究的数字化管焊机特点  15
  2.3 控制平台中通信系统介绍  15-16
    2.3.1 通信系统研究内容  15-16
    2.3.2 通信系统功能介绍  16
  2.4 本章小结  16-17
第三章 通信系统硬件设计与研究  17-23
  3.1 DSP微处理器的选型  17-19
    3.1.1 DSP微处理器TMS320F2812芯片介绍  17-18
    3.1.2 DSP微处理器TMS320LF2407A芯片介绍  18-19
  3.2 DSP微处理器的CAN硬件接口电路设计  19-20
    3.2.1 DSP2812主控模块的CAN硬件接口电路设计  20
    3.2.2 DSP2407A线控器模块的CAN硬件接口电路设计  20
  3.3 ARMS3C2440模块的CAN硬件接口电路设计  20-22
    3.3.1 ARM嵌入式微处理器的介绍  20-21
    3.3.2 CAN控制器MCP2510芯片介绍  21-22
    3.3.3 CAN硬件接口电路设计  22
  3.4 本章小结  22-23
第四章 通信系统实时性研究及仿真  23-49
  4.1 CAN总线系统实时性问题  23-25
    4.1.1 CAN总线的协议  23-24
    4.1.2 CAN总线的实时性缺陷  24-25
  4.2 最坏情况下的CAN信息帧的传送时间  25-27
  4.3 CAN总线通信中的实时调度算法  27-33
    4.3.1 静态优先级调度算法  28-30
    4.3.2 动态优先级调度算法  30-33
  4.4 数字化管焊控制平台通信系统的设计  33-36
    4.4.1 通信协议的参数设计  33-35
    4.4.2 协议数据信息说明  35-36
  4.5 CANOE软件仿真  36-48
    4.5.1 CANoe软件简介  36-41
    4.5.2 数字化管焊控制平台通信系统仿真设计  41-43
    4.5.3 CAN总线通信仿真实验及结果分析  43-48
  4.6 本章小结  48-49
第五章 通信系统中的各种抗干扰措施设计与研究  49-54
  5.1 干扰产生的原因和危害  49-50
    5.1.1 干扰产生的原因  49-50
    5.1.2 干扰产生的危害  50
  5.2 硬件抗干扰措施设计  50-52
    5.2.1 电源抗干扰设计  50-51
    5.2.2 抗电磁干扰设计  51
    5.2.3 隔离与接地设计  51-52
    5.2.4 去耦电容设计  52
  5.3 软件抗干扰措施设计  52-53
    5.3.1 拦截技术---软件陷阱  52-53
    5.3.2 软件"看门狗"技术  53
  5.4 本章小结  53-54
第六章 工业以太网在焊接中的应用探讨  54-61
  6.1 以太网简介  54-55
  6.2 工业以太网  55-58
    6.2.1 工业以太网的由来  55-56
    6.2.2 工业以太网的发展现状  56-57
    6.2.3 工业以太网的应用前景  57-58
  6.3 工业以太网在焊接工业中的应用  58-60
    6.3.1 工业以太网的通信实时性问题  58-59
    6.3.2 工业以太网在焊接工业中的应用  59-60
  6.4 本章小结  60-61
第七章 结束语  61-63
  7.1 结论  61-62
  7.2 展望  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-67
攻读硕士学位期间研究成果  67-68

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 焊接、金属切割及金属粘接 > 焊接一般性问题 > 焊接自动化技术
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