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染色机控制系统的研制

作　者: 林楠
导　师: 李勇
学　校: 合肥工业大学
专　业: 光电信息工程
关键词: 染色机 ARM UCGUI 自适应PID控制
分类号: TS193.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 3次
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内容摘要


纺织品市场需求的增长和科技水平的发展，给染整行业带来了巨大的机遇和挑战。当前染整企业加工纺织品主要依赖于染色机控制器，它能够实现加工的自动测量和控制。传统的染色机控制器一般采用单片机和可编程控制器PLC，而单片机运算速度慢、抗干扰能力差、维护困难，可编程控制器PLC成本高、联网差。为了提高染整企业的自动化水平和市场竞争力，本文提出基于ARM芯片LPC1768的染色机控制系统的研究。本文在总结国内外染色机控制系统和产品KB300M功能的基础上，提出新的染色机控制系统的设计方案。该方案的硬件部分采用LPC1768作为MCU主控芯片，通过CAN总线和RS485分别与控制系统和现场终端机通信。而且可以通过采集外部温度、液位和开关量等状态量，用来控制电机运转。软件部分主要设计了友好的人机界面，是基于UCGUI和文件系统的移植，可以通过设置界面的功能实现现场编程。本文还对染色机控制系统的温度控制算法进行改进，传统的PID控制算法参数的设定比较困难，而模糊控制算法的主观性比较强。现结合两者优点，提出自适应PID控制算法，实现闭环的参数控制。实验表明，本文设计的控制系统在驱动液晶屏、控制电机方面表现优异，实现了精准的温度控制速率和保温精度。很大的改善了系统的功耗、成本和可靠性，成功的提高了企业的自动化水平。

全文目录


致谢  7-8
摘要  8-9
ABSTRACT  9-10
目录  10-12
插图清单  12-14
表格清单  14-15
第一章 绪论  15-19
  1.1 课题研究的背景及意义  15
  1.2 国内外染色机的现状及发展趋势  15-18
  1.3 课题的主要研究内容  18
  1.4 创新点  18-19
第二章 染色机控制系统的方案设计  19-25
  2.1 印染工艺概述  19-21
    2.1.1 染色及染色方法  19
    2.1.2 染色设备及其特点  19-21
  2.2 染色机电脑的功能分析  21-24
    2.2.1 染色机电脑的主要功能  21-23
    2.2.2 染色机电脑使用示例  23-24
  2.3 染色机控制系统的设计方案  24
  2.4 本章小结  24-25
第三章 染色机控制系统的硬件设计  25-44
  3.1 控制主板的电源设计  25-27
    3.1.1 DC/DC 转换电路  25-26
    3.1.2 电源隔离电路  26-27
  3.2 控制主板的通信接口  27-32
    3.2.1 LPC1768 微处理器  27-29
    3.2.2 CAN 通信模块  29
    3.2.3 RS485 通信模块  29-30
    3.2.4 SPI 通信模块  30-32
  3.3 控制主板的液位和温度采集电路  32-34
    3.3.1 液位采集电路  32-33
    3.3.2 温度采集电路  33-34
  3.4 控制主板的恒流源电路  34-39
  3.5 控制主板的开关量控制电路  39-43
    3.5.1 开关量输入电路  39-40
    3.5.2 开关量输出电路  40-43
  3.6 本章小结  43-44
第四章 染色机控制系统的软件设计  44-59
  4.1 运行环境的构建  44-48
    4.1.1 UCGUI 的特性分析  44-45
    4.1.2 UCGUI 的移植  45-47
    4.1.3 FATFS 文件系统的移植  47-48
  4.2 数据的交互通信  48-51
    4.2.1 RS485 通信软件设计  48-50
    4.2.2 CAN 通信软件设计  50-51
  4.3 可控的现场编程  51-58
    4.3.1 编写程序功能  52-53
    4.3.2 选择工艺功能  53-54
    4.3.3 系统设置功能  54-57
    4.3.4 查询和手动控制功能  57-58
  4.4 本章小结  58-59
第五章 染色机控温的实验研究  59-70
  5.1 温度控制算法的研究  59-63
    5.1.1 PID 控制算法  59-61
    5.1.2 模糊控制算法  61-62
    5.1.3 模糊自适应 PID 控制算法  62-63
  5.2 染色机控温实验  63-69
    5.2.1 PT100 的模拟实验  63-65
    5.2.2 控温实验的搭建  65-67
    5.2.3 控温实验的分析  67-69
  5.3 实验小结  69-70
结论  70-71
参考文献  71-73
攻读硕士学位期间发表的论文  73-74

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中图分类: > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 纺织工业、染整工业 > 染整工业 > 染色 > 机械与设备 > 织物染色机
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