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高速多功能横机控制系统研制

作　者: 张丹
导　师: 胡旭东
学　校: 浙江理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 高速多功能横机 三层分布式控制系统 基于FPGA的并行通讯模块 快速换向算法
分类号: TS103.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 68次
引　用: 3次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


随着社会的发展,针织服装外衣化、时尚化、舒适化、个性化己成为世界潮流,因而对针织产品的重要生产设备横机有了更高的性能要求。高速多功能横机是针对中、高端横机市场需求设计的,该款横机具有较高的编织速度和换向速度,另外该款横机增加了多种辅助编织功能,能够对线圈大小和纱线张力精确的控制,使织物的质量有了较大提高。同时,该款横机还丰富了人机交互功能。本课题根据高速多功能横机对控制系统的需求,设计了三层分布式控制系统。系统分为:人机交互层、主控制层和机头控制层。独立的人机交互层的设计一方面使人机交互功能更强大,另一方面使主控制器从复杂的人机交互任务处理中解脱出来,使其处理速度更高,针响应时间更短。主控制层与机头驱动层的分布式设计,减少了控制层之间的线路连接,提高了系统的稳定性,另外使控制系统的处理能力和处理速度大大提高。为了满足人机交互层与主控制层之间高速、海量的数据通讯要求,本课题设计了基于FPGA的并行通讯模块,该模块具有通讯效率高、集成度高和通用性强的特点。针对主控制层与机头驱动层之间的高速、连续的CAN通讯的特点,设计了基于三级缓存邮箱的CAN通讯控制程序,提高了两层之间的通讯速度和换向动作执行速度。为了提高横机换向速度,本课题设计了快速换向算法,该算法采用回转距自动调整和换向动作并行执行的控制方式,使换向速度大大提高。经过在样机上长期的测试表明,机器运行平稳,编织速度达到设计要求,衣片质量较高。另外,该控制系统成本远低于国外同类产品,具有很强的市场竞争力和发展前景。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章 绪论  11-16
  1.1 课题背景和研究意义  11-12
  1.2 国内外横机研究现状  12-14
    1.2.1 国外横机发展状况  12-13
    1.2.2 国内横机发展状况  13-14
  1.3 论文的研究内容  14
  1.4 论文的关键技术  14-16
第二章 高速多功能横机介绍及机械结构分析  16-20
  2.1 高速多功能横机介绍  16
  2.2 高速多功能横机机械结构分析  16-19
    2.2.1 横机基本机械结构  16-17
    2.2.2 高速多功能横机特有的机械结构  17-19
  2.3 本章小结  19-20
第三章 高速多功能横机控制系统总体设计  20-26
  3.1 高速多功能横机控制需求分析  20-22
    3.1.1 横机系统的基本控制需求  20-22
    3.1.2 高速多功能横机的特殊控制需求  22
  3.2 基于三层分布式设计的横机控制系统  22-25
  3.3 本章小结  25-26
第四章 高速多功能横机控制系统的硬件设计  26-37
  4.1 人机交互层硬件设计  26-27
  4.2 主控制层硬件设计  27-33
    4.2.1 主控制模块硬件设计  29-30
    4.2.2 电机驱动模块硬件设计  30-31
    4.2.3 传感器驱动模块硬件设计  31-32
    4.2.4 并行通讯模块硬件设计  32-33
    4.2.5 存储模块硬件设计  33
  4.3 机头控制层硬件设计  33-36
  4.4 本章小结  36-37
第五章 高速多功能横机控制系统的软件设计  37-57
  5.1 控制系统软件总体设计  37-42
    5.1.1 人机交互层软件设计  37-38
    5.1.2 主控制层软件设计  38-40
    5.1.3 机头驱动层软件设计  40-42
  5.2 基于FPGA 的并行通讯模块逻辑程序  42-48
    5.2.1 双口RAM 模块配置  44
    5.2.2 总线接口匹配模块设计  44-45
    5.2.3 读写时序匹配模块设计及PLL 模块配置  45-46
    5.2.4 时序仿真  46-47
    5.2.5 通讯协议定制及存储空间划分  47-48
  5.3 基于三级缓存邮箱的CAN 通讯控制程序  48-51
    5.3.1 CAN 信息保存程序  50
    5.3.2 CAN 信息更新及执行程序  50-51
  5.4 机头快速换向算法  51-56
    5.4.1 换向动作并行执行程序  53-54
    5.4.2 回转距自动调整程序  54-56
  5.5 本章小结  56-57
第六章 系统调试与测试  57-62
  6.1 系统调试  57-60
    6.1.1 处理器最小系统硬件调试  57-58
    6.1.2 CAN 模块硬件调试  58
    6.1.3 各控制对象驱动电路调试  58-59
    6.1.4 花型文件解析程序调试  59-60
    6.1.5 快速换向程序调试  60
  6.2 系统测试  60-61
  6.3 本章小结  61-62
第七章 总结和展望  62-65
  7.1 课题研究成果总结  62-63
  7.2 课题展望  63-65
参考文献  65-68
致谢  68-69
附录1 FKM 花型文件（BMP 文件）  69-70
附录2 样片展示  70-71
攻读硕士学位期间的发表的学术论文  71

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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 > 一般性问题 > 纺织工业机械与设备 > 纺织机械化、自动化
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