導(dǎo)言：作為寫(xiě)作愛(ài)好者，不可錯(cuò)過(guò)為您精心挑選的10篇控制軟件設(shè)計(jì)論文，它們將為您的寫(xiě)作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

2多軸運(yùn)動(dòng)控制器的方案設(shè)計(jì)

多軸運(yùn)動(dòng)控制器可以通過(guò)遠(yuǎn)程以太網(wǎng)通信的方式接收上位機(jī)的控制信號(hào)，向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)送脈沖信號(hào)和方向信號(hào)以完成對(duì)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制。采用ARM9處理器S3C2440搭建硬件平臺(tái)，配有DM9000A以太網(wǎng)通信芯片使硬件平臺(tái)具備遠(yuǎn)程通信的功能。在Linux操作平臺(tái)上進(jìn)行控制系統(tǒng)軟件功能設(shè)計(jì)，并采用UDP通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與運(yùn)動(dòng)控制器之間的遠(yuǎn)程通信［3］。

2．1多軸運(yùn)動(dòng)控制器硬件電路設(shè)計(jì)

本文采用ARM9處理器S3C2440設(shè)計(jì)了系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)控制器的硬件電路部分，并采用DM9000A網(wǎng)絡(luò)接口控制器設(shè)計(jì)了運(yùn)動(dòng)控制器的以太網(wǎng)接口。運(yùn)動(dòng)控制器硬件整體框圖如圖2所示。運(yùn)動(dòng)控制器選用ARM9處理器作為運(yùn)動(dòng)控制器的核心芯片可以方便地嵌套Linux操作系統(tǒng)，在操作系統(tǒng)之上實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制器的插補(bǔ)等多軸運(yùn)動(dòng)控制算法。選用DM9000A以太網(wǎng)控制芯片實(shí)現(xiàn)上位機(jī)LabVIEW與運(yùn)動(dòng)控制器之間的遠(yuǎn)程通信，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)超聲檢測(cè)的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。為了解決步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與主控芯片信號(hào)匹配的問(wèn)題，本文采用光耦器件設(shè)計(jì)了電壓轉(zhuǎn)換模塊，負(fù)責(zé)把主控芯片輸出的3．3V電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換至5V電壓信號(hào)后輸入到步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中，同時(shí)負(fù)責(zé)把限位開(kāi)關(guān)發(fā)出的24V限位信號(hào)轉(zhuǎn)換至3．3V輸入到主控芯片中。此外，電路中還搭載了用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的擴(kuò)展存儲(chǔ)器、以及用于調(diào)試的JTAG接口電路和RS232串口電路。

2．2多軸運(yùn)動(dòng)控制器軟件設(shè)計(jì)

本課題所用的限位開(kāi)關(guān)為位置可調(diào)的限位開(kāi)關(guān)，每個(gè)軸有2個(gè)限位開(kāi)關(guān)，在每次超聲檢測(cè)前，把每個(gè)限位開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)到被測(cè)工件的邊緣處，從而使探頭移動(dòng)的范圍即為工件所在范圍。故此設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)控制器的軟件時(shí)便可將限位開(kāi)關(guān)做為邊界條件，以此來(lái)設(shè)計(jì)探頭的運(yùn)動(dòng)范圍。其運(yùn)動(dòng)控制流程:首先系統(tǒng)初始化，通過(guò)上微機(jī)控制界面人工控制探頭到被測(cè)工件的起點(diǎn)，然后X軸正向運(yùn)動(dòng)到X軸限位開(kāi)關(guān)處，Y軸正向運(yùn)動(dòng)一個(gè)探頭直徑的長(zhǎng)度，X軸再反向運(yùn)動(dòng)到X軸另一側(cè)的限位開(kāi)關(guān)處，之后Y軸繼續(xù)正向運(yùn)動(dòng)一個(gè)探頭直徑的長(zhǎng)度，如此往復(fù)運(yùn)動(dòng)直至探頭到達(dá)Y軸的限位開(kāi)關(guān)處，檢測(cè)結(jié)束，探頭復(fù)位。運(yùn)動(dòng)控制軟件流程圖如圖3所示。

3多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

基于以太網(wǎng)的自動(dòng)超聲檢測(cè)多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的上位機(jī)軟件是以LabVIEW開(kāi)發(fā)平臺(tái)為基礎(chǔ)，使用圖形G語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)的，主要包括多軸運(yùn)動(dòng)控制軟件和以太網(wǎng)通信軟件。Lab-VIEW是一款上位機(jī)軟件，其主要應(yīng)用于儀器控制、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域，具有良好的人機(jī)交互界面［4］。LabVIEW軟件中有專(zhuān)門(mén)的UDP通信函數(shù)提供給用戶(hù)使用，用戶(hù)無(wú)需過(guò)多考慮網(wǎng)絡(luò)的底層實(shí)現(xiàn)，就可以直接調(diào)用UDP模塊中已經(jīng)的VI來(lái)完成通信軟件的編寫(xiě)，因此編程者不必了解UDP的細(xì)節(jié)，而采用較少的代碼就可以完成通信任務(wù)，以便快速的編寫(xiě)出具有遠(yuǎn)程通信功能的上位機(jī)控制軟件［5］。上位機(jī)LabVIEW軟件的遠(yuǎn)程通信模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊相互協(xié)調(diào)配合，共同構(gòu)成了超聲檢測(cè)多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的上位機(jī)軟件。

3．1運(yùn)動(dòng)控制軟件設(shè)計(jì)

運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件部分主要由運(yùn)動(dòng)方式選擇、探頭位置坐標(biāo)、運(yùn)動(dòng)控制等模塊組成，可完成對(duì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的選擇，運(yùn)動(dòng)參數(shù)、控制指令的設(shè)定以及探頭位置信息讀取等工作。運(yùn)動(dòng)方式選擇模塊可根據(jù)實(shí)際需要完成相對(duì)運(yùn)動(dòng)或是絕對(duì)運(yùn)動(dòng)兩種運(yùn)動(dòng)方式的選擇，并會(huì)依照選擇的既定運(yùn)動(dòng)模式將X、Y、Z三軸的相應(yīng)運(yùn)動(dòng)位置坐標(biāo)輸出在相應(yīng)顯示欄中，以便進(jìn)行進(jìn)一步的參數(shù)核對(duì)以及設(shè)定;運(yùn)動(dòng)控制模塊可依照檢測(cè)規(guī)則實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的控制，包括:設(shè)定相對(duì)原點(diǎn)、運(yùn)行、復(fù)位、以及退出等相關(guān)操作。相對(duì)原點(diǎn)設(shè)定可以將探頭任意當(dāng)前位置設(shè)為新的原點(diǎn)，并以原點(diǎn)作為下一個(gè)運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)，即為探頭位置坐標(biāo)的相對(duì)零點(diǎn)，并將此刻相對(duì)原點(diǎn)的絕對(duì)位置坐標(biāo)值在文本框中顯示出來(lái)。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件流程圖如圖4所示。

3．2以太網(wǎng)通信軟件設(shè)計(jì)

以太網(wǎng)通信模塊采用無(wú)連接的UDP通信協(xié)議，通過(guò)定義多軸運(yùn)動(dòng)控制器與上位機(jī)LabVIEW的以太網(wǎng)通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)下位機(jī)與上位機(jī)之間的遠(yuǎn)程通信。具體設(shè)計(jì)如下:首先使用“UDPOpenConnection”打開(kāi)UDP鏈接，使用“UDPWrite”節(jié)點(diǎn)向服務(wù)器端相應(yīng)的端口發(fā)送命令信息，然后使用“UDPRead”節(jié)點(diǎn)讀取服務(wù)器端發(fā)送來(lái)的有效回波數(shù)據(jù)，用于后期處理，最后應(yīng)用“UDPCloseConnection”節(jié)點(diǎn)關(guān)閉連接［6］。以太網(wǎng)通信模塊的程序框圖如圖5所示。

4實(shí)驗(yàn)及結(jié)果

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器、上位機(jī)控制軟件和自主研發(fā)的多軸運(yùn)動(dòng)控制器構(gòu)成。在上位機(jī)的用戶(hù)控制界面中，首先輸入以太網(wǎng)的IP地址并選擇運(yùn)動(dòng)方式，然后根據(jù)用戶(hù)的檢測(cè)需求設(shè)定運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)距離，點(diǎn)擊運(yùn)行后探頭即按所設(shè)定運(yùn)行。探頭運(yùn)動(dòng)過(guò)程中還可以選擇設(shè)定當(dāng)前位置為原點(diǎn)，探頭即按照新的原點(diǎn)重新開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，在探頭運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)實(shí)時(shí)顯示探頭當(dāng)前所在位置坐標(biāo)。模擬開(kāi)關(guān)發(fā)送選通超聲探頭信號(hào)并發(fā)送脈沖信號(hào)激勵(lì)超聲探頭發(fā)射超聲波，F(xiàn)PGA控制A/D轉(zhuǎn)換電路對(duì)超聲回波信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并將數(shù)據(jù)存入雙口RAM，存儲(chǔ)完成后向ARM發(fā)送信號(hào)，ARM接收到采集完成信號(hào)將數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)向上位機(jī)發(fā)送。上位機(jī)的LabVIEW用戶(hù)控制界面如圖6所示。

篇2

    (1)根據(jù)該項(xiàng)目設(shè)計(jì)的要求:對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)。構(gòu)建了以通用 PC 機(jī) 為上位機(jī),可編程序控制器(S7-200PLC)為下位機(jī)的控制系統(tǒng)。

    (2)控制軟件編程:控制軟件采用自適應(yīng)設(shè)計(jì),使系統(tǒng)的穩(wěn)定性發(fā)揮到最佳 狀態(tài)。采用提前量自整定的控制算法并編寫(xiě)了 PLC 程序,實(shí)現(xiàn)了提高了發(fā)油精 度的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

    (3)組態(tài)軟件設(shè)計(jì):利用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)系統(tǒng)的組態(tài)控制。 

    由于時(shí)間有限,本課題難免存在一些不足,需在以后的研究中進(jìn)一步完善。 后續(xù)工作應(yīng)集中在以下幾方面:

    (1)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是針對(duì)中小型油庫(kù)而設(shè)計(jì)的,總的發(fā)油鶴位小于十個(gè), 如果油庫(kù)的規(guī)模再大些,可以采用 S7-300PLC 作控制主站,S7-200PLC 通過(guò) PROFIBUS 現(xiàn)場(chǎng)總線掛接在 S7-300 上作為控制從站,形成 PROFIBUS 現(xiàn)場(chǎng)總線 結(jié)構(gòu),系統(tǒng)的適應(yīng)能力會(huì)更強(qiáng)大。

    (2)為了加強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性,如果條件允許,還可以增加雙設(shè)備冗余或雙 機(jī)熱備功能。

    (3)在原有控制程序的算法上加入人工智能方法(專(zhuān)家系統(tǒng)、模糊邏輯、神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)),實(shí)現(xiàn)智能控制,從而提高控制系統(tǒng)的性能。

    6 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

    本文是針對(duì)中小型油庫(kù)設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)的對(duì)象是自動(dòng)發(fā)油系統(tǒng);設(shè)計(jì)的目的是在日益激烈的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)面前,提高油庫(kù)效率,加快周轉(zhuǎn),加強(qiáng)安全管理,減少人為差錯(cuò),增強(qiáng)竟?fàn)幜吞嵘髽I(yè)形象。信息化、自動(dòng)化、規(guī)范化是油庫(kù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

    以PLC為控制器投資比較大。一臺(tái)西門(mén)子S7-200的PLC加上擴(kuò)展模塊售價(jià)為5000元;油泵每臺(tái)2500元以?xún)?nèi);電動(dòng)機(jī)每臺(tái)2000元,總投資為23000元。它比DCS系統(tǒng)和以太網(wǎng)系統(tǒng)要貴一些,但是,它以良好的人機(jī)界面、發(fā)油的穩(wěn)定性和兼容性為以后的維修和長(zhǎng)時(shí)間的使用打下了基礎(chǔ),后期的維修費(fèi)用大大降低了。

    致謝

    本論文是老師的悉心指導(dǎo)下完成的,在課題進(jìn)展的全過(guò)程中,宋老師精心指導(dǎo),嚴(yán)格要求,可以說(shuō)自己每一步的前進(jìn)都是與老師的指導(dǎo)分不開(kāi)的。 宋老師學(xué)識(shí)淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn),具有豐富的實(shí)際科研項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。宋老師待人熱情,從不以長(zhǎng)者自居,他是學(xué)生的良師益友?？偠灾?無(wú)論是在做學(xué)問(wèn)還是在做人方面,宋老師為我樹(shù)立了榜樣,指明了方向。

    本論文之所以能順利完成,還要感謝同學(xué)們的熱心幫助,我還要向自己的父母、親戚和朋友表示感激,感謝他們的全力支持和鼓勵(lì)。最后,我再一次向曾經(jīng)支持和幫助過(guò)我的老師、同學(xué)表示衷心 的感謝!

    參考文獻(xiàn)

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篇3

自動(dòng)控制故障注入是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)實(shí)驗(yàn)以及驗(yàn)證容錯(cuò)系統(tǒng)的技術(shù)手段之一。利用故障注入這一形式，設(shè)備檢測(cè)實(shí)驗(yàn)?zāi)茉赨UT（被驗(yàn)證單元）進(jìn)行機(jī)內(nèi)測(cè)試功能的診斷以及外部測(cè)試功能診斷的驗(yàn)證。在科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步發(fā)展的背景下，自動(dòng)控制故障注入這一技術(shù)已經(jīng)全面代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工的故障注入技術(shù)。在驗(yàn)證容錯(cuò)系統(tǒng)的過(guò)程中，故障注入能客觀評(píng)價(jià)整個(gè)系統(tǒng)的容錯(cuò)能力。當(dāng)前從驗(yàn)證對(duì)象不同的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行劃分，可將故障注入這一技術(shù)分為兩大類(lèi)型：一是應(yīng)用到成品中的技術(shù)，一是在產(chǎn)品模型或者產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)狀態(tài)中的技術(shù)。

當(dāng)前故障輸入技術(shù)能有驗(yàn)證對(duì)象進(jìn)行緊密的聯(lián)系，但是無(wú)法直接在電子成品設(shè)備中進(jìn)行驗(yàn)證，所以，自動(dòng)控制故障注入設(shè)備的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)成了該領(lǐng)域的重點(diǎn)以及難點(diǎn)。

一、自動(dòng)控制故障注入設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.自動(dòng)控制故障注入設(shè)備結(jié)構(gòu)研究

自動(dòng)控制故障注入設(shè)備包含了多個(gè)模塊，各個(gè)不同的模塊功能各有特點(diǎn)。

數(shù)字控制的主要功能在于對(duì)軟件發(fā)出的命令進(jìn)行接收，形成對(duì)應(yīng)的控制信息；控制軟件能對(duì)故障注入設(shè)備的相關(guān)數(shù)值進(jìn)行設(shè)定、控制，外界測(cè)試器測(cè)試出的結(jié)論將向控制軟件進(jìn)行反饋，做出故障結(jié)果的分析以及處理動(dòng)作；驅(qū)動(dòng)放大模塊主要功能在于放大控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)加強(qiáng)信號(hào)的接收以及切換模塊，驅(qū)動(dòng)故障控制模塊；注入設(shè)備的信號(hào)接收模塊功能在于提供UUT信號(hào)接收線口，在還未進(jìn)行故障注入時(shí)保證UUT能夠進(jìn)行正常的工作，所謂接口適配器能將故障注入設(shè)備與UUT進(jìn)行匹配以及連接，類(lèi)型各異的UUT適用于不同的接口適配器類(lèi)型，以此來(lái)提高故障注入的實(shí)用性能；另外，注入設(shè)備的信號(hào)接入總線主要是利用接口適配器，將UUT的信號(hào)線與故障注入設(shè)備進(jìn)行連接，免于在大量故障接入過(guò)程中再重新進(jìn)行連線，最終保證注入故障的實(shí)用性以及操作便利。

該注入設(shè)備結(jié)構(gòu)還包括以下部分：故障注入總線主要是用來(lái)進(jìn)行故障注入操作；信號(hào)切換模塊以及注入模塊主要以故障注入要求為前提，將相對(duì)的信號(hào)與總線發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行切換；故障注入能對(duì)不同類(lèi)型的故障注入進(jìn)行操作，顯示模塊會(huì)將與總線進(jìn)行連接的信號(hào)注入至總線信號(hào)通道，在通道上完成故障類(lèi)型的設(shè)置。

2.自動(dòng)控制注入設(shè)備設(shè)計(jì)工作原理

在自控注入設(shè)備設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，主要工作原理在于利用設(shè)備控制軟件實(shí)現(xiàn)故障參數(shù)的注入，通過(guò)數(shù)字控制設(shè)計(jì)模塊，控制軟件形成信息被解析成為控制信號(hào)，利用驅(qū)動(dòng)放大模塊來(lái)將信號(hào)進(jìn)行放大，利用驅(qū)動(dòng)控制接收模塊、故障注入模塊等運(yùn)作，最終實(shí)現(xiàn)故障的自動(dòng)注入以及撤銷(xiāo)。

設(shè)計(jì)故障注入設(shè)備的重點(diǎn)在于實(shí)對(duì)設(shè)備的實(shí)用性能、通用性能及完整性能做充分考慮。在通用性設(shè)計(jì)中，UUT與接口適配器注入設(shè)備分離，可對(duì)UUT進(jìn)行信號(hào)處理時(shí)了使用耐大電壓的電流器件，將UUT的信號(hào)兼容能力進(jìn)行提升。在操作性能的設(shè)計(jì)中，將接口適配器所需要的UUT信號(hào)一次性與故障輸入設(shè)備進(jìn)行連接，利用顯示模塊對(duì)控制指令進(jìn)行確認(rèn)，保證指令的正確執(zhí)行，如此便于進(jìn)行多種復(fù)雜的軟件操作。在設(shè)備完整性設(shè)計(jì)方面，故障注入相關(guān)模塊進(jìn)行了保護(hù)性相關(guān)安排，能夠免于物理性質(zhì)損壞UUT相關(guān)的電子元件。在注入設(shè)備的拓展性方面，信號(hào)拓展接口以及信號(hào)切換對(duì)應(yīng)模塊在接入信號(hào)時(shí)實(shí)現(xiàn)了能力拓展，而故障注入模塊則直接開(kāi)拓了故障注入能力。

二、注入設(shè)備重點(diǎn)模塊設(shè)計(jì)

1.輸入設(shè)備故障注入模塊設(shè)計(jì)

故障注入模塊包括多種故障類(lèi)型：錯(cuò)誤信號(hào)、短路信號(hào)、串聯(lián)電阻、固高信號(hào)以及信號(hào)與電阻產(chǎn)生地面搭接等。

信號(hào)串聯(lián)電阻的主要原理圖如上。在必要的條件下，可對(duì)電阻進(jìn)行多個(gè)組合完成阻值的匹配，阻值選擇主要通過(guò)驅(qū)動(dòng)大模塊以及數(shù)字控制模塊進(jìn)行確定，利用K1、K2完成操作，再將電阻與對(duì)應(yīng)的故障注入總線進(jìn)行串聯(lián)。

2.控制軟件的設(shè)計(jì)

故障注入自動(dòng)控制軟件的運(yùn)用原理主要是：在注入設(shè)備參數(shù)得以建立之后，利用自動(dòng)控制使用界面產(chǎn)生和形成了注入?yún)?shù)值，產(chǎn)生同UUT的故障參數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)文件，形成UUT不相關(guān)的控制數(shù)值等，向UUT注入故障注入設(shè)備的故障信息，在此基礎(chǔ)上對(duì)相關(guān)的信息以及最終的注入效果進(jìn)行結(jié)果的收集，產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)的形式文件，便于進(jìn)行分析。

3.自動(dòng)控制故障注入設(shè)備的實(shí)現(xiàn)

在設(shè)計(jì)故障注入設(shè)備的前提條件之上實(shí)現(xiàn)自控故障注入設(shè)備，這一故障設(shè)備總共含有了四十多條信號(hào)通道接收總線以及三條故障注入總線。在注入設(shè)備控制軟件設(shè)計(jì)中，在WINDOW平臺(tái)上進(jìn)行操作，利用BASIC語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)，設(shè)備采用110v額定電壓以及1A額定電流類(lèi)型繼電器，注入設(shè)備的數(shù)字控制模塊利用PCI插件版。

在對(duì)設(shè)計(jì)的故障輸入設(shè)備進(jìn)行注入實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，主要的故障注入部位是注入設(shè)備內(nèi)的串行通信線，這一總線設(shè)計(jì)具有對(duì)應(yīng)的設(shè)備接口適配器，利用數(shù)字化的波形采集器采集故障波形信息，累計(jì)注入68個(gè)故障。

三、結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)控制故障注入設(shè)備在進(jìn)行故障注入設(shè)備性能實(shí)驗(yàn)中占有重要地位和作用，當(dāng)前須根據(jù)實(shí)際的故障注入要求，在堅(jiān)持故障注入設(shè)備擴(kuò)展性、實(shí)用性、操作性以及無(wú)破壞性基礎(chǔ)上進(jìn)行自動(dòng)控制技術(shù)的設(shè)計(jì)以及研究，通過(guò)系列的實(shí)驗(yàn)對(duì)注入設(shè)備實(shí)際效果進(jìn)行驗(yàn)證。另外，注入設(shè)備之間含有可插拔的連線，其電流以及信號(hào)電壓保持在中、低取值范圍，但是這一故障注入設(shè)備包含的故障類(lèi)型仍然不全面，在日后的設(shè)計(jì)中仍需要加強(qiáng)和完善。

參考文獻(xiàn)

篇4

引言

劍桿毛巾織機(jī)以其靈活多變、適應(yīng)性廣、技術(shù)發(fā)展成熟而深受毛巾生產(chǎn)企業(yè)的青睞。當(dāng)前劍桿毛巾織機(jī)逐步替代了老舊的有梭織機(jī)，成為了毛巾織造行業(yè)的主流設(shè)備。近年來(lái)，國(guó)產(chǎn)劍桿毛巾織機(jī)在市場(chǎng)需求的推動(dòng)下得到了巨大的發(fā)展，但是遍布江浙地區(qū)的中小型劍桿毛巾織機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的自主研發(fā)能力普遍還很弱，現(xiàn)有的劍桿毛巾織機(jī)產(chǎn)品大多數(shù)是在測(cè)繪國(guó)外中低檔產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，高性能與新機(jī)型的研發(fā)能力以及自動(dòng)控制系統(tǒng)的研發(fā)能力普遍不足，而市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，需要不斷更新和開(kāi)發(fā)產(chǎn)品。因此，在完成機(jī)械部件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能控制系統(tǒng)，逐漸成為國(guó)內(nèi)中小型劍桿毛巾織機(jī)生產(chǎn)廠家關(guān)注的重點(diǎn)。

文章以劍桿毛巾織機(jī)樣機(jī)（如圖1所示）為控制對(duì)象，在分析毛巾織造工藝的基礎(chǔ)上，提出了一套以ARM技術(shù)為核心的新型毛巾劍桿織機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并制作樣機(jī)。文章的研究成果將在合作單位首先試用并進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化推廣，有利于推動(dòng)紹興以及浙江地區(qū)中小型劍桿毛巾織機(jī)生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品的升級(jí)換代，提高其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

圖1 劍桿毛巾織機(jī)樣機(jī)

1 硬件設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)的毛巾劍桿織機(jī)控制系統(tǒng)以ARM技術(shù)為核心，采用的主控芯片為L(zhǎng)PC1766。硬件電路設(shè)計(jì)過(guò)程為：首先，根據(jù)控制系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案，完成電路原理圖設(shè)計(jì)，并計(jì)算相關(guān)電路參數(shù)，采購(gòu)電路元器件。其次，對(duì)關(guān)鍵電路模塊進(jìn)行功能仿真或制作實(shí)物電路論證電路設(shè)計(jì)的合理性與可靠性。最后，繪制電路PCB板圖，重點(diǎn)考慮電路布局與電路板抗干擾性能。在拿到PCB樣板后，焊接控制系統(tǒng)電路板。其核心電路如下所述：

1.1 主控制板硬件電路設(shè)計(jì)

主控制板硬件電路設(shè)計(jì)包括：LPC1766芯片供電模塊、電源電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、時(shí)鐘電路、USB輸入輸出接口、19264液晶顯示屏控制電路、掉電復(fù)位保護(hù)電路、劍桿毛巾織機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)量輸入模塊、起毛伺服控制器接口、鍵盤(pán)接口電路以及電子多臂龍頭控制板、伺服電機(jī)連接控制板與8色選緯控制板的接口等電路模塊的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證與制作調(diào)試工作。其中液晶顯示電路如圖2所示。

1.2 卷取伺服電機(jī)連接控制板設(shè)計(jì)

卷取伺服電機(jī)連接控制板主要解決主控制板與卷取系統(tǒng)的伺服電機(jī)控制器之間的通信問(wèn)題，具有獨(dú)立的控制芯片STCF1104。該連接控制板與主控制板之間的通信采用RS232實(shí)現(xiàn)。卷取伺服電機(jī)連接控制板與伺服控制器之間需要實(shí)現(xiàn)伺服使能信號(hào)、伺服硬件異常報(bào)警信號(hào)、伺服系統(tǒng)定位完成、伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與脈沖數(shù)等信息的讀取與設(shè)置。

2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

劍桿毛巾織機(jī)控制系統(tǒng)的軟件將以實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)μC/OS-II與FAT32文件管理系統(tǒng)為平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。其設(shè)計(jì)流程如下：

（1）在控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)：首先，進(jìn)性詳細(xì)的市場(chǎng)調(diào)研，分析市場(chǎng)上主流的劍桿織機(jī)控制系統(tǒng)（包括平布與毛巾織機(jī)）的功能特點(diǎn)，借鑒其好的設(shè)計(jì)思想，使其為我所用，并設(shè)法改進(jìn)其不足之處，確保設(shè)計(jì)的劍桿毛巾織機(jī)控制系統(tǒng)符合當(dāng)前的技術(shù)潮流，并具有自己的特色。其次，與合作單位的機(jī)械部件設(shè)計(jì)人員進(jìn)行充分的交流，在深刻領(lǐng)會(huì)其整機(jī)設(shè)計(jì)思想、織機(jī)控制要求與控制系統(tǒng)制造成本要求后撰寫(xiě)劍桿毛巾織機(jī)控制系統(tǒng)用戶(hù)需求分析報(bào)告與總體方案設(shè)計(jì)報(bào)告，并提交合作單位審核通過(guò)。確保項(xiàng)目研究成果能在合作單位使用推廣，并被市場(chǎng)接受。

（2）控制系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)：首先，詳細(xì)分析毛巾織造工藝流程，理清劍桿毛巾織機(jī)控制信息點(diǎn)、研究織機(jī)動(dòng)作時(shí)序，確立控制時(shí)間節(jié)點(diǎn)與控制信息間的邏輯關(guān)系。其次，根據(jù)用戶(hù)需求分析報(bào)告，對(duì)總體方案進(jìn)行細(xì)化，提出各個(gè)控制模塊與相關(guān)控制算法的具體實(shí)現(xiàn)方案，并完成關(guān)鍵芯片與外購(gòu)部件的選型工作。

（3）控制系統(tǒng)軟件編寫(xiě)：首先，選擇合適的軟件開(kāi)發(fā)工具，建立嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境，并完成嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-II與FAT32文件系統(tǒng)在LPC1766芯片上的移植工作。其次，理清控制系統(tǒng)所有控制信息之間的邏輯關(guān)系，編寫(xiě)控制系統(tǒng)軟件流程圖與狀態(tài)向量圖。再次，對(duì)控制系統(tǒng)軟件進(jìn)行模塊劃分，編寫(xiě)各個(gè)子函數(shù)的輸入輸出接口，并設(shè)計(jì)控制信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型與控制算法。最后，項(xiàng)目組軟件編寫(xiě)人員通過(guò)分工合作完成軟件代碼編寫(xiě)與調(diào)試。

（4）劍桿毛巾織機(jī)控制系統(tǒng)調(diào)試：在完成控制系統(tǒng)硬件電路制作與控制軟件設(shè)計(jì)后進(jìn)行系統(tǒng)軟硬件聯(lián)合調(diào)試，驗(yàn)證各項(xiàng)控制功能是否完備、織機(jī)動(dòng)作流程控制是否合理、各個(gè)控制模塊工作是否穩(wěn)定。通過(guò)軟硬件聯(lián)合調(diào)試，發(fā)現(xiàn)并修正控制方案、硬件電路、控制系統(tǒng)參數(shù)、軟件設(shè)計(jì)中的缺陷與錯(cuò)誤。

（5）劍桿毛巾織機(jī)整機(jī)調(diào)試：在完成控制系統(tǒng)軟硬件調(diào)試后，將劍桿毛巾織機(jī)控制系統(tǒng)安裝到合作單位提供的樣機(jī)上進(jìn)行整機(jī)調(diào)試，驗(yàn)證劍桿毛巾織機(jī)的整機(jī)功能是否達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、能否正確合理完成毛巾布料制造全部工藝流程與安全性要求。通過(guò)整機(jī)調(diào)試，發(fā)現(xiàn)并修正控制方案、硬件電路、控制系統(tǒng)參數(shù)、軟件設(shè)計(jì)中的缺陷與錯(cuò)誤，使得設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的控制系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

控制系統(tǒng)軟件具體的開(kāi)發(fā)流程如圖3所示。

圖3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程圖

3 結(jié)束語(yǔ)

設(shè)計(jì)完成的毛巾劍桿織機(jī)控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：（1）設(shè)計(jì)了電子送經(jīng)、伺服卷取功能模塊。由變頻器、交流電機(jī)與接近式張力傳感器組成的電子送經(jīng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了毛巾織造過(guò)程中相對(duì)穩(wěn)定的經(jīng)紗張力控制，簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，又具有成本優(yōu)勢(shì)。伺服卷取機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了變緯密織造、毛巾須長(zhǎng)停車(chē)自走、定位停車(chē)后自動(dòng)補(bǔ)償消除停車(chē)擋等功能，并簡(jiǎn)化了機(jī)械零部件設(shè)計(jì)，如取消緯密齒等。（2）在不增加硬件設(shè)備情況下，設(shè)計(jì)了軟件自動(dòng)尋緯算法，能提高布面拼擋效果，而且將減輕擋車(chē)工的勞動(dòng)強(qiáng)度與操作技能要求。（3）在起毛高度控制中，采用伺服電機(jī)控制起毛凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，實(shí)現(xiàn)了毛巾織物起毛高度在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)任意變化，能夠?qū)崿F(xiàn)波浪型花紋編織。（4）劍桿毛巾織機(jī)控制系統(tǒng)軟件基于嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-II構(gòu)建，改變了傳統(tǒng)織機(jī)控制系統(tǒng)軟件普遍采用的前后臺(tái)模式，提高了控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，也有利于提高劍桿毛巾織造工藝。

參考文獻(xiàn)

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[3]朱海民，張森林.基于uC/OS和ARM的經(jīng)紗張力嵌入式智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)陰[J].機(jī)電工程，2006（4）.

篇5

中圖分類(lèi)號(hào)：TP274+.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

1OPC技術(shù)的原理及特點(diǎn)

OPC是一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，采用客戶(hù)／服務(wù)器模式，以微軟的組件對(duì)象模型（COM／DCM／COM＋）技術(shù)為基礎(chǔ)，為工業(yè)控制軟件定義了一套標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)象、接口和屬性，通過(guò)這些對(duì)象接口，應(yīng)用軟件之間能夠無(wú)縫地集成在一起，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用程序間數(shù)據(jù)交換方式的標(biāo)準(zhǔn)化。OPC客戶(hù)是數(shù)據(jù)的使用方，處理OPC服務(wù)器提供的數(shù)據(jù)；OPC服務(wù)器又是數(shù)據(jù)的供應(yīng)方，負(fù)責(zé)為OPC客戶(hù)提供所需的數(shù)據(jù)。OPC已成為一種工業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用此技術(shù)可以方便地把不同供應(yīng)商提供的驅(qū)動(dòng)程序與應(yīng)用程序集成在一起。

OPC的優(yōu)越性及特點(diǎn)：

1)在過(guò)程控制和機(jī)器制造工業(yè)領(lǐng)域的“即插即用”；

2)允許在不同供應(yīng)商開(kāi)發(fā)的硬件裝置和應(yīng)用軟件之間通過(guò)共同的接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，Windows技術(shù)和OPC接口使之有可能將可編程控制端的硬件和軟件組合在一起而不需要開(kāi)發(fā)大量專(zhuān)用的通訊接口程序，由此節(jié)省了人、財(cái)、物；

3)使從辦公室產(chǎn)品到過(guò)程數(shù)據(jù)的訪問(wèn)簡(jiǎn)單易行而且靈活可靠；

4)OPC客戶(hù)可與所有接受OPC服務(wù)器的軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)上建立了OPC規(guī)范，OPC客戶(hù)也可與之實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。

2 服務(wù)器的功能及優(yōu)點(diǎn)

0PC服務(wù)器對(duì)象為一組數(shù)據(jù)信息源進(jìn)行訪問(wèn)(讀/寫(xiě))或者通信提供了一種方式。源變量的類(lèi)型是一套服務(wù)器執(zhí)行的功能函數(shù)。通過(guò)OPC接口部件，一個(gè)OPC客戶(hù)應(yīng)用程序能連接到OPC服務(wù)器，而且可以與OPC服務(wù)器進(jìn)行通信，并處理相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。OPC服務(wù)器對(duì)象為OPC客戶(hù)應(yīng)用程序建立和利用OPC組對(duì)象提供了相應(yīng)的功能特性。這種組對(duì)象允許客戶(hù)應(yīng)用程序?qū)⑺鼈兯ＭL問(wèn)的數(shù)據(jù)信息有效地組織起來(lái)。

利用OPC技術(shù)可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行封裝，形成OPC服務(wù)器，OPC服務(wù)器向下對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，向上與OPC客戶(hù)應(yīng)用程序通信完成數(shù)據(jù)交換。OPC服務(wù)器屏蔽了現(xiàn)場(chǎng)層的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，控制系統(tǒng)的趨勢(shì)之一就是網(wǎng)絡(luò)化，控制系統(tǒng)內(nèi)部采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，控制系統(tǒng)與控制系統(tǒng)之間也網(wǎng)絡(luò)連接，組成更大的系統(tǒng)，而且整個(gè)控制系統(tǒng)與企業(yè)的管理系統(tǒng)也網(wǎng)絡(luò)連接，控制系統(tǒng)只是整個(gè)企業(yè)網(wǎng)的一個(gè)子網(wǎng)。在實(shí)現(xiàn)這樣的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)過(guò)程中，OPC發(fā)揮了重要作用。在企業(yè)的信息集成包括現(xiàn)場(chǎng)設(shè)場(chǎng)設(shè)備與監(jiān)控系統(tǒng)之間、監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部各組件之間、監(jiān)控系統(tǒng)與企業(yè)管理系統(tǒng)之間、以及監(jiān)控系統(tǒng)與Internet之間的信息集成。OPC作為連接件，按一套標(biāo)準(zhǔn)的COM對(duì)象、方法和屬性，提供了方便的信息流通和交換。無(wú)論是管理系統(tǒng)還是控制系統(tǒng)，無(wú)論是PLC可編程控制器，還是DCS或者是FCS現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，都可以通過(guò)OPC快速可靠的彼此交換信息。換句話說(shuō)，OPC是整個(gè)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)接口規(guī)范。所以，OPC服務(wù)器提升了控制系統(tǒng)的功能，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的功能，提高了工業(yè)自動(dòng)化及企業(yè)管理水平。

3 OPC技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，由于生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和過(guò)程復(fù)雜程度的提高，工業(yè)自動(dòng)化控制軟件設(shè)計(jì)面臨巨大挑戰(zhàn)，即要集成數(shù)量和種類(lèi)不斷增多的現(xiàn)場(chǎng)信息。在傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，智能設(shè)備之間及智能設(shè)備與控制系統(tǒng)軟件之間的信息共享是通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)的，不同廠家的設(shè)備使用不同的驅(qū)動(dòng)程序，迫使工業(yè)控制軟件中包含越來(lái)越多的底層通信模塊；另外，由于相對(duì)特定應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)程序一般不支持硬件的變化，使得工業(yè)自動(dòng)化控制軟硬件的升級(jí)和維護(hù)極其不便。同時(shí)，在同一時(shí)刻，兩個(gè)客戶(hù)不能對(duì)同一個(gè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)，因?yàn)閾碛胁煌?、相互?dú)立的驅(qū)動(dòng)程序，同時(shí)對(duì)同一個(gè)設(shè)備進(jìn)行操作，可能會(huì)引起存取沖突，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。OPC技術(shù)的出現(xiàn)很好地解決了這些問(wèn)題。OPC以O(shè)LE／COM／DCOM技術(shù)為基礎(chǔ)，采用客戶(hù)／服務(wù)器模式，為工業(yè)自動(dòng)化軟件面向?qū)ο蟮拈_(kāi)發(fā)提供了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)定義了應(yīng)用Microsoft操作系統(tǒng)在基于PC的客戶(hù)機(jī)之間交換自動(dòng)化實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的方法。采用這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)后，硬件開(kāi)發(fā)商將取代軟件開(kāi)發(fā)商為自己的硬件產(chǎn)品開(kāi)發(fā)統(tǒng)一的 OPC接口程序，而軟件開(kāi)發(fā)者可免除開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序的工作，把更多的精力投入到其核心產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)上。這樣不但可避免開(kāi)發(fā)的重復(fù)性，也提高了系統(tǒng)的開(kāi)放性和互操作性。但在應(yīng)用過(guò)程中必須注意服務(wù)器測(cè)試、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)中的異構(gòu)等相關(guān)問(wèn)題的處理。

3.1服務(wù)器測(cè)試

OPC服務(wù)器必須經(jīng)過(guò)OPC基金會(huì)的測(cè)試,需要加入OPC基金會(huì),成為其會(huì)員,然后從OPC基金會(huì)下載測(cè)試軟件,進(jìn)行詳細(xì)的兼容性測(cè)試,只有成功通過(guò),這個(gè)服務(wù)器才可得到OPC基金會(huì)的認(rèn)可的產(chǎn)品,OPC基金會(huì)會(huì)在網(wǎng)上公布其產(chǎn)品。

3.2設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)中的異構(gòu)問(wèn)題

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，用戶(hù)需求的不斷提高，以DCS（集散控制系統(tǒng)）為主體的工業(yè)控制系統(tǒng)功能日趨強(qiáng)大，結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，規(guī)模也越來(lái)越大，一套工業(yè)控制系統(tǒng)往往選用了幾家甚至十幾家不同公司的控制設(shè)備或系統(tǒng)集成一個(gè)大的系統(tǒng)，但由于缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)發(fā)商必須對(duì)系統(tǒng)的每一種設(shè)備都編寫(xiě)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，而且，當(dāng)硬件設(shè)備升級(jí)、修改時(shí)，驅(qū)動(dòng)程序也必須跟隨修改。同時(shí)，一個(gè)系統(tǒng)中如果運(yùn)行不同公司的控制軟件，也存在著互沖突的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)中異構(gòu)網(wǎng)段之間的數(shù)據(jù)交換

由于現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)存在多種總線并存的局面，因此系統(tǒng)集成和異構(gòu)控制網(wǎng)段之間的數(shù)據(jù)交換面臨許多困難。有了OPC作為異構(gòu)網(wǎng)段集成的中間件，只要每個(gè)總線段提供各自的OPC服務(wù)器，任一OPC客戶(hù)端軟件都可以通過(guò)一致的OPC接口訪問(wèn)這些OPC服務(wù)器，從而獲取各個(gè)總線段的數(shù)據(jù)，并可以很好地實(shí)現(xiàn)異構(gòu)總線段之間的數(shù)據(jù)交互。而且，當(dāng)其中某個(gè)總線的協(xié)議版本做了升級(jí)，也只需對(duì)相對(duì)應(yīng)總線的程序作升級(jí)修改。

3.2.2可作為訪問(wèn)專(zhuān)有數(shù)據(jù)庫(kù)的中間件

在實(shí)際應(yīng)用中，許多控制軟件都采用專(zhuān)有的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)或歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，這些數(shù)據(jù)庫(kù)由控制軟件的開(kāi)發(fā)商自主開(kāi)發(fā)。對(duì)這類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)不像訪問(wèn)通用數(shù)據(jù)庫(kù)那么容易，只能通過(guò)調(diào)用開(kāi)發(fā)商提供的API函數(shù)或其它特殊的方式。然而不同開(kāi)發(fā)商提供的API函數(shù)是不一樣的，這就帶來(lái)和硬件驅(qū)動(dòng)器開(kāi)發(fā)類(lèi)似的問(wèn)題。要訪問(wèn)不同監(jiān)控軟件的專(zhuān)有數(shù)據(jù)庫(kù)，必須編寫(xiě)不同的代碼，這樣顯然十分繁瑣。采用OPC則能有效解決這個(gè)問(wèn)題，只要專(zhuān)有數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)商在提供數(shù)據(jù)庫(kù)的同時(shí)也能提供一個(gè)訪問(wèn)該數(shù)據(jù)庫(kù)的OPC服務(wù)器，那么當(dāng)用戶(hù)要訪問(wèn)時(shí)只需按照OPC規(guī)范的要求編寫(xiě)OPC客戶(hù)端程序而無(wú)需了解該專(zhuān)有數(shù)據(jù)庫(kù)特定的接口要求。

3.2.3便于集成不同的數(shù)據(jù)

OPC便于集成不同的數(shù)據(jù)，為控制系統(tǒng)向管理系統(tǒng)升級(jí)提供了方便。當(dāng)前控制系統(tǒng)的趨勢(shì)之一就是網(wǎng)絡(luò)化，控制系統(tǒng)內(nèi)部采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，控制系統(tǒng)與控制系統(tǒng)之間也網(wǎng)絡(luò)連接，組成更大的系統(tǒng)，而且，整個(gè)控制系統(tǒng)與企業(yè)的管理系統(tǒng)也網(wǎng)絡(luò)連接，控制系統(tǒng)只是整個(gè)企業(yè)網(wǎng)的一個(gè)子網(wǎng)。在實(shí)現(xiàn)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)過(guò)程中，OPC技術(shù)發(fā)揮了重要作用。

3.2.4使控制軟件能夠與硬件分別設(shè)計(jì)

OPC使控制軟件能夠與硬件分別設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和發(fā)展，并有利于獨(dú)立的第三方軟件供應(yīng)商產(chǎn)生與發(fā)展，從而形成新的社會(huì)分工，有更多的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，為社會(huì)提供更多更好的產(chǎn)品。OPC作為一項(xiàng)逐漸成型的技術(shù)已得到國(guó)內(nèi)外廠商的高度重視，許多公司都在原來(lái)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上增加了對(duì)OPC的支持。由于統(tǒng)一了數(shù)據(jù)訪問(wèn)的接口，使控制系統(tǒng)進(jìn)一步走向開(kāi)放，實(shí)現(xiàn)信息的集成和共享，用戶(hù)能夠得到更多的方便。OPC技術(shù)改變了原有的控制系統(tǒng)模式，給國(guó)內(nèi)系統(tǒng)生產(chǎn)廠商提出了一個(gè)發(fā)展的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，符合OPC規(guī)范的軟、硬件也已被廣泛應(yīng)用，給工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域帶來(lái)了勃勃生機(jī)。

3.2.5數(shù)據(jù)的刷新及斷開(kāi)連接

先在“引用”將近 Siemens OPC DAAutomation 2.0加入，然后開(kāi)始定義全局變量。在本程序中，使用了兩個(gè)OPC組進(jìn)行OPC訪問(wèn)，所以定義了全局變量。首先要定義OPC服務(wù)類(lèi)型與計(jì)算機(jī)結(jié)點(diǎn)名。定義OPC組與OPC標(biāo)簽組。并定義OPC的標(biāo)簽數(shù)組與值數(shù)，注意，值數(shù)組一定要設(shè)為Variant。

OPC處理：只對(duì)WINCC

Const ServerName = "OPCServer.WinCC" ‘OPC的類(lèi)型

Const NodeName = "GUK" ‘結(jié)點(diǎn)名，即計(jì)算機(jī)名

‘Dim NodeName As String

Dim WithEvents MyOPCServer As OPCServer ‘OPC服務(wù)

Dim MyOPCGroupColl As OPCGroups ‘

Dim WithEvents MyOPCGroupOut As OPCGroup ‘OPC組，本程序用兩個(gè)組進(jìn)行OPC連接

Dim WithEvents MyOPCGroupIn As OPCGroup

Dim MyOPCItemCollIn As OPCItems ‘OPC標(biāo)簽組

Dim MyOPCItemCollOut As OPCItems

Dim ServerHandlesIn() As Long ‘句柄

Dim ServerHandlesOut() As Long

Dim ErrorsIn() As Long ‘錯(cuò)誤句柄

Dim ErrorsOut() As Long

Dim WatchDataReadItem(100) As String 記錄OPC的標(biāo)簽

Dim WatchDataReadValue(100) As Variant 存放OPC的值

Dim WatchDataWriteItem(100) As String 記錄OPC的標(biāo)簽

Dim WatchDataWriteValue(100) As Variant 存放OPC的值

在定義所有變量后，要進(jìn)行OPC連接,先要配置要訪問(wèn)的OPC標(biāo)簽名，在WatchDataReadItem、WatchDataWriteItem中加入相應(yīng)的標(biāo)簽名，注意：這兩個(gè)數(shù)組必須由1開(kāi)始，不能由0開(kāi)始。

配置好標(biāo)簽后就要進(jìn)行OPC連接了。如下面子程序：

1)ClientHandles1先配置名柄索引，這將在讀取OPC標(biāo)簽的值時(shí)可要用到

2)生成OPC對(duì)象，

3)進(jìn)行OPC標(biāo)簽連接。

4 OPC技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展前景

隨著基于OPC標(biāo)準(zhǔn)的控制組件的推廣與普及，不僅使控制組件的增設(shè)和組件的置換更加簡(jiǎn)單，而且使過(guò)程數(shù)據(jù)的訪問(wèn)也變得容易。比如過(guò)程控制程序可以直接和數(shù)據(jù)分析軟件包或電子表格應(yīng)用程序連接，從而達(dá)成高度的工廠控制系統(tǒng)的信息化。當(dāng)今軟件在自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)使用的重要性與日俱增，無(wú)論項(xiàng)目是否涉及到操作、可視化、數(shù)據(jù)存檔或控制向純粹的、基于PC的軟件解決方案的發(fā)展趨勢(shì)是不可阻擋的。因此，隨著Internet技術(shù)的廣泛應(yīng)用與發(fā)展，OPC技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)將應(yīng)用于更加廣泛的領(lǐng)域，OPC技術(shù)必將賦予現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制軟件更強(qiáng)的生命活力，前景十分廣闊。

參考文獻(xiàn)

篇6

中圖分類(lèi)號(hào)：TM121.1.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1009-914X（2015）25-0012-02

引言

現(xiàn)在無(wú)線電定位技術(shù)已經(jīng)得到了很廣泛的應(yīng)用，但是無(wú)線電定位技術(shù)對(duì)于某些小距離、小范圍的定位顯得有些大材小用，換句話說(shuō)就是有些浪費(fèi)成本。超聲波傳輸距離遠(yuǎn)，傳輸速度相對(duì)于無(wú)線電小的多，對(duì)于處理器的速度要求及處理精度并不是很高，需要運(yùn)算的數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)小于無(wú)線電波，運(yùn)算的速度要求也小于處理器去處理光電信號(hào)的速度要求，所以在小空間、小范圍的定位中，超聲波定位具有很大的優(yōu)勢(shì)，可以大幅節(jié)省硬件成本，減少CPU的運(yùn)算工作量，對(duì)于智能家居等類(lèi)似的行業(yè)具有很好的開(kāi)發(fā)前景。

1.定位原理

無(wú)線電定位是通過(guò)各個(gè)定位點(diǎn)的無(wú)線電波頻率來(lái)識(shí)別各個(gè)定位點(diǎn)的，從而獲取定位點(diǎn)的坐標(biāo)信息，參考無(wú)線電的定位原理，超聲波的定位原理與無(wú)線電定位類(lèi)似，主節(jié)點(diǎn)發(fā)出位置獲取信號(hào)，定位節(jié)點(diǎn)一旦收到就將自己的信息信號(hào)發(fā)出。如圖1，節(jié)點(diǎn)P（x，y，z） 表示需要定位的人或物，節(jié)點(diǎn)A、B、C構(gòu)成定位系統(tǒng)的參考網(wǎng)絡(luò)，由A、B、C發(fā)出的超聲波到達(dá)節(jié)點(diǎn)B的時(shí)間可以得到PA、PB、PC三條線段的距離即主節(jié)點(diǎn)到三個(gè)定位結(jié)點(diǎn)間的距離。

由圖中幾何關(guān)系可以得到

，（T為環(huán)境攝氏溫度）

然而在實(shí)際的系統(tǒng)中，由于超聲波在空氣中的傳播速度會(huì)衰減，傳輸距離有限，而且容易受到障礙物的影響，三個(gè)定位節(jié)點(diǎn)可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，可能會(huì)出現(xiàn)盲區(qū)，即定位節(jié)點(diǎn)發(fā)出的超聲波可能達(dá)不到或者可以達(dá)到的節(jié)點(diǎn)不夠3個(gè)，這時(shí)算出的坐標(biāo)位置可能就會(huì)出錯(cuò)，為了避免類(lèi)似情況的發(fā)生，為保證定位精度更加準(zhǔn)確，活動(dòng)范圍更廣，可以使用較多的定位點(diǎn)，呈矩陣狀合理分布，同時(shí)每個(gè)定位點(diǎn)有自己的位置坐標(biāo)，主節(jié)點(diǎn)只要測(cè)得三個(gè)不同節(jié)點(diǎn)的距離，就可以計(jì)算出主節(jié)點(diǎn)在系統(tǒng)中的坐標(biāo)。為了減小誤差，定位的高度及定位點(diǎn)間的距離應(yīng)該經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試，以得到最佳的高度及間距。

2 系統(tǒng)組成方案及硬件實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)組成如圖2所示，整個(gè)系統(tǒng)主要由主節(jié)點(diǎn)、PC上位機(jī)及若干個(gè)定位節(jié)點(diǎn)組成。其中，主節(jié)點(diǎn)及定位節(jié)點(diǎn)主要由微處理機(jī)系統(tǒng)、無(wú)線電收發(fā)電路、超聲波接收電路或超聲波發(fā)射電路組成。

2.1 微處理機(jī)系統(tǒng)

微處理機(jī)選用Atmegal16單片機(jī)，它有16K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash（具有同時(shí)讀寫(xiě)的能力，即RWW），512 字節(jié)EEPROM，1K 字節(jié)SRAM，32個(gè)通用I/O 口線，是高性能低功耗的8位單片機(jī)。

2.2 超聲波發(fā)射電路

超聲波發(fā)射電路是定位節(jié)點(diǎn)的主要功能模塊，主要用來(lái)向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送超聲波，主節(jié)點(diǎn)依據(jù)超聲波傳來(lái)的時(shí)間來(lái)計(jì)算出主節(jié)點(diǎn)與點(diǎn)位節(jié)點(diǎn)間的距離。

2.3 超聲波接收電路

超聲波接收電路是主節(jié)點(diǎn)的主要功能模塊，主要用來(lái)接收定位節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的超聲波。

2.4 無(wú)線電發(fā)射接收電路

無(wú)線電發(fā)射模塊采用的芯片是NRF24L01，主節(jié)點(diǎn)上的無(wú)線發(fā)射模塊主要由兩個(gè)功能：第一個(gè)功能是依次向各個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)射帶地址編碼無(wú)線信號(hào)，一旦有定位節(jié)點(diǎn)接收到主節(jié)點(diǎn)發(fā)射來(lái)的對(duì)應(yīng)自己編碼的無(wú)線電信號(hào)，該定位節(jié)點(diǎn)會(huì)將自己的地址編碼立即反饋給主節(jié)點(diǎn)，同時(shí)定位節(jié)點(diǎn)向主節(jié)點(diǎn)發(fā)射超聲波信號(hào)，主節(jié)點(diǎn)一旦收到定位節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的反饋信號(hào)就立即開(kāi)啟定時(shí)器定時(shí)，在設(shè)定時(shí)間范圍內(nèi)如果收到該節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的超聲波信號(hào)，通過(guò)聲速與時(shí)間的乘積就可以得到主節(jié)點(diǎn)與此結(jié)點(diǎn)間的距離，一旦主節(jié)點(diǎn)得到三個(gè)不同定位節(jié)點(diǎn)間的距離，然后依據(jù)定位節(jié)點(diǎn)的地址編碼來(lái)獲取這三個(gè)定位節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)，依據(jù)前面推導(dǎo)的類(lèi)似的公式就可以得到主節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)位置；第二個(gè)功能是向連有PC機(jī)的節(jié)點(diǎn)發(fā)送坐標(biāo)位置數(shù)據(jù)以供PC機(jī)實(shí)時(shí)顯示坐標(biāo)位置。定位節(jié)點(diǎn)的無(wú)線發(fā)射模塊主要用來(lái)接收主節(jié)點(diǎn)的無(wú)線信號(hào)，一旦接收到主節(jié)點(diǎn)的無(wú)線信號(hào)就將自己的編碼迅速的反饋給主節(jié)點(diǎn)，以通知主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)時(shí)。

3 系統(tǒng)控制軟件組成

3.1 主節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)

主節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)流程如圖3，初始化的過(guò)程主要包括數(shù)據(jù)初始化，寄存器配置初始化，及系統(tǒng)硬件的自檢過(guò)程。主結(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)主要功能有：1.能夠識(shí)別定位節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)位置；2.實(shí)現(xiàn)捕獲超聲波傳輸時(shí)間的精準(zhǔn)計(jì)時(shí)；3.通過(guò)相對(duì)距離及坐標(biāo)位置的幾何關(guān)系計(jì)算出主節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)位置；4.對(duì)位置坐標(biāo)結(jié)果進(jìn)行數(shù)字化濾波處理，減小誤差。

3.2 定位節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)

定位節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)流程如圖4，定位節(jié)點(diǎn)功能相對(duì)簡(jiǎn)單，主要是提供節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)位置，提醒主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行開(kāi)始計(jì)時(shí)等。

3.3 數(shù)字濾波處理技術(shù)

由于超聲波本身的傳輸衰減性，外界物體的干擾，以及硬件本身設(shè)計(jì)上的種種不足，所得到的坐標(biāo)位置結(jié)果會(huì)不可避免的存在誤差，不僅能夠很好的處理數(shù)據(jù)結(jié)果，大幅度減小誤差，還可以減小硬件上的投入，節(jié)省成本。數(shù)字濾波處理技術(shù)，有很多種，而且各有特點(diǎn)。單一的方法很難實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的濾波，多種濾波方式結(jié)合起來(lái)使用會(huì)有很好的濾波效果。這里選用的濾波方式主要有：限幅濾波法，中位置濾波法、算術(shù)濾波法平均濾波法。如圖4，當(dāng)主節(jié)點(diǎn)以一個(gè)三角形移動(dòng)時(shí)經(jīng)過(guò)濾波處理后PC機(jī)顯示的主節(jié)點(diǎn)位置坐標(biāo)信息，誤差基本上能夠滿(mǎn)足要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)硬件參數(shù)的反復(fù)調(diào)整實(shí)驗(yàn)，以及各種濾波處理，可以將主節(jié)點(diǎn)的定位誤差控制在5～10cm以?xún)?nèi)，單點(diǎn)對(duì)單點(diǎn)的定位誤差控制在1cm，控件可以在5立方米以?xún)?nèi)。系統(tǒng)的不足還有很多，定位系統(tǒng)坐標(biāo)還需合理優(yōu)化，位置精度還不夠精確，硬件設(shè)計(jì)還需反復(fù)測(cè)試優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

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[2] 華虎.普適計(jì)算室內(nèi)定位算法研究[學(xué)位論文].上海：東華大學(xué).2006.

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[4] 韓剛. 基于無(wú)線電和超聲波的室內(nèi)定位技術(shù)響應(yīng)時(shí)間的研究[學(xué)位論文].哈爾濱.哈濱工業(yè)大學(xué).2009

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（基金項(xiàng)目：天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)校級(jí)項(xiàng)目KJ14-12）

篇7

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）16-3678-04

將以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是分布式控制系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，與傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線相比，以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線具有刷新周期短，數(shù)據(jù)傳輸容量大，數(shù)據(jù)傳輸效率高，同步性能高等優(yōu)點(diǎn)。目前常用的實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)有EtherCAT技術(shù)、EtherNet/IPIP技術(shù)、Ethernet Powerlink技術(shù)、Modbus/TCP技術(shù)等[1-3]。

EtherCAT是由德國(guó)Beckhoff 自動(dòng)化公司開(kāi)發(fā)，該總線具有高速和高數(shù)據(jù)有效率的特點(diǎn)，在硬件實(shí)現(xiàn)上具有網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活、接線簡(jiǎn)單、性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，為今后實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，更是今后實(shí)時(shí)分布式控制系統(tǒng)的首選[4]。

1 Ethercat總線的工作原理與相關(guān)協(xié)議[5-6]

1.1 Ethercat總線的工作原理

2 主站的硬件設(shè)計(jì)

2.1 DSP單元

核心器件采用TMS320C6455[9]，該器件TI公司推出的高速信號(hào)處理器，最高工作頻率為1.2GHz，該模塊主要電路包括時(shí)鐘、復(fù)位、JTAG調(diào)試接口、存儲(chǔ)器、通信電路、模擬量接收電路等組成。DSP主要用于復(fù)雜的實(shí)時(shí)信號(hào)處理（如：數(shù)控系統(tǒng)多軸的運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃、實(shí)時(shí)的插補(bǔ)算法、誤差補(bǔ)償、伺服濾波算法），并將運(yùn)算結(jié)果通過(guò)FPGA傳送到PowerPC控制的EtherCAT總線上。存儲(chǔ)器電路主要包括DDR2存儲(chǔ)器以及FLASH存儲(chǔ)器和DSP的接口，DDR2存儲(chǔ)器用于存放數(shù)據(jù)，F(xiàn)LASH存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)運(yùn)行程序和系統(tǒng)重要參數(shù)。模擬量接收電路在FPGA控制下，將外部輸入的模擬信號(hào)數(shù)字化后送入DSP，用于數(shù)據(jù)信號(hào)處理。通信電路主要為千兆以太網(wǎng)接口電路，DSP內(nèi)部集成了100/1000Mb/s的MAC控制器，通過(guò)外部擴(kuò)展PHY芯片實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能，千兆網(wǎng)主要用于系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置和調(diào)試使用。

2.2 FPGA單元

在設(shè)計(jì)中FPGA采用是Altera 公司的EP3C40F484-C8N，器件內(nèi)部有39600個(gè)LE 資源，有1兆位的RAM，可提供三百多個(gè)輸入輸出 引腳，芯片內(nèi)部集成了一百多個(gè)個(gè)乘法器和4 個(gè)PLL 鎖相環(huán)，滿(mǎn)足硬件設(shè)計(jì)需求。FPGA用于實(shí)現(xiàn)DSP和PowerPC的雙向數(shù)據(jù)交換，PowerPC將接收到的EtherCAT總線上各控制單元的信息通過(guò)FPGA傳送到DSP內(nèi)部，DSP通過(guò)FPGA可以將相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳到EtherCAT總線上各單元。另外，F(xiàn)PGA還用于邏輯控制，實(shí)現(xiàn)模擬量輸入輸出信息、開(kāi)關(guān)量輸入輸出信息與DSP、PowerPC的無(wú)縫連接。

2.3 PowerPC （MPC5200B）單元

主站PowerPC采用MPC5200B[7 8]，該器件為Freescale 公司推出的32位高性能處理器，器件主頻工作頻率為400MHz，為了提高程序運(yùn)算速度，器件內(nèi)核分別帶有16K字節(jié)的程序、數(shù)據(jù)高速緩存，帶有一個(gè)雙精度浮點(diǎn)處理單元。對(duì)于外部關(guān)鍵信號(hào)，片內(nèi)帶有標(biāo)準(zhǔn)中斷管理單元。為了實(shí)現(xiàn)器件與外部通信，MPC5200B片內(nèi)集成一路100M的以太網(wǎng)控制器，兩路CAN總線控制器，多路串行口控制器。該單元由MPC5200B、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、JTAG 調(diào)試接口、通信接口電路、存儲(chǔ)器接口電路以及對(duì)外擴(kuò)展接口電路等組成。該模塊主要用于實(shí)現(xiàn)用于實(shí)現(xiàn)EtherCAT的物理接口以及主站協(xié)議的軟件實(shí)現(xiàn)，并提供相應(yīng)的控制軟件。

2.4 電源單元

2.5 通信單元

在設(shè)計(jì)中為了考慮硬件的兼容性，采用了多種通信接口，在DSP上掛接一路1000M的以太網(wǎng)，用于DSP系統(tǒng)調(diào)試參數(shù)設(shè)置，在PowerPC上掛接一路100M以太網(wǎng)接口，六路串行接口（分別為2個(gè)RS232口、兩個(gè)RS485口、2個(gè)CAN接口）。1000M的以太網(wǎng)用于實(shí)現(xiàn)EtherCAT總線物理接口，RS232口用于實(shí)現(xiàn)與PC通信，RS485口和CAN接口可以實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備接口，滿(mǎn)足系統(tǒng)通用性要求。

3 主站軟件設(shè)計(jì)

EtherCAT主站程序包括DSP和PowerPC兩個(gè)運(yùn)行程序，DSP程序主要功能是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制算法，PowerPC程序功能為實(shí)現(xiàn)EtherCAT協(xié)議的通信和設(shè)備的控制。DSP運(yùn)行的軟件主要為算法研究，由于篇幅所限，文章著重詳述在PowerPC硬件平臺(tái)下，EtherCAT協(xié)議和控制軟件在Linux操作系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)。

3.1 PowerPC（MPC5200B）下主站軟件功能

在PowerPC下運(yùn)行的EtherCAT 主站軟件主要包含如下功能：首先，完成系統(tǒng)主站硬件的初始化，軟件能夠?qū)ο到y(tǒng)運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行計(jì)數(shù)，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控；其次，主站軟件通過(guò)發(fā)送命令要對(duì)EtherCAT 系統(tǒng)以及各個(gè)從站進(jìn)行初始化，實(shí)現(xiàn)主站與各從站之間的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交換，實(shí)現(xiàn)相關(guān)協(xié)議解析和轉(zhuǎn)發(fā)；再次，主站軟件可支持在線下載、實(shí)時(shí)更新。軟件結(jié)構(gòu)采用模塊化編程，底層軟件提供硬件驅(qū)動(dòng)，中間層軟件為上層應(yīng)用軟件和底層軟件提供接口，實(shí)現(xiàn)上層應(yīng)用軟件與驅(qū)動(dòng)軟件隔離。

3.2 基于Linux的 EtherCAT主站下主站軟件具體實(shí)現(xiàn)

EtherCAT初始化完成后，在Linux內(nèi)新建兩個(gè)內(nèi)核定時(shí)器，一個(gè)用于完成周期性數(shù)據(jù)通信，另一個(gè)用于輪詢(xún)非周期性任務(wù)，也就是狀態(tài)機(jī)處理任務(wù)。周期性數(shù)據(jù)通信定時(shí)器的優(yōu)先級(jí)最高，定時(shí)器運(yùn)行周期通過(guò)配置軟件設(shè)置，非周期任務(wù)查詢(xún)定時(shí)器的優(yōu)先級(jí)較低，周期可定為50毫秒。

初始化和配置完成后，啟動(dòng)定時(shí)器開(kāi)始發(fā)送周期性數(shù)據(jù)幀，并檢查返回的數(shù)據(jù)幀，對(duì)返回的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行解析，獲取從站的數(shù)據(jù)交給DSP處理，DSP對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，將新的輸出命令發(fā)給PowerPC，PowerPC繼續(xù)發(fā)送周期性數(shù)據(jù)幀。

4 結(jié)論

采用基于DSP和PowerPC的硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了EtherCAT總線主站相關(guān)協(xié)議，通過(guò)測(cè)試可知， 主站周期性的向各從站（測(cè)試時(shí)，從站數(shù)量為3）發(fā)送EtherCAT 數(shù)據(jù)包（數(shù)據(jù)包數(shù)量為1518字節(jié)），各從站接收到自己的數(shù)據(jù)包，再向主站返回相應(yīng)信息，EtherCAT總線延時(shí)時(shí)間為3.02μS，可以看出主站設(shè)計(jì)滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性要求。

參考文獻(xiàn)：

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篇8

摘要：動(dòng)調(diào)式陀螺測(cè)斜儀是一種新型精密陀螺測(cè)斜系統(tǒng)，適用于有磁性干擾的叢式井、加密井的鉆探測(cè)量及在完井后的套管內(nèi)或鉆桿內(nèi)進(jìn)行測(cè)量。該儀器漂移很小，有效地提高了井眼軌跡測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。為了匹配儀器測(cè)量精度，測(cè)試數(shù)據(jù)處理采用空間曲線積分法，實(shí)現(xiàn)井眼軌跡空間展布的精細(xì)描述，開(kāi)發(fā)出對(duì)應(yīng)測(cè)斜資料分析方法與解釋平臺(tái)，為老井軌跡復(fù)測(cè)、側(cè)鉆井等提供實(shí)施依據(jù)。

關(guān)鍵詞：動(dòng)調(diào)式陀螺；井眼軌跡；空間曲線積分法；陀螺測(cè)斜解釋平臺(tái)

0引言

為提高油氣井利用率和開(kāi)發(fā)效果，地質(zhì)部門(mén)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，經(jīng)常在原井眼基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)窗側(cè)鉆，對(duì)井眼軌跡的準(zhǔn)確性提出了更高的要求。以往由于受儀器精度及設(shè)備技術(shù)條件限制，井眼軌跡的測(cè)量結(jié)果往往存在較大偏差，從而影響了對(duì)地層的正確評(píng)估。所以，為了提高側(cè)鉆井的成功率，就需對(duì)某些老井復(fù)測(cè)井眼軌跡[1-2]。本文采用動(dòng)調(diào)式陀螺儀進(jìn)行井眼軌跡測(cè)量，為匹配儀器測(cè)量精度，測(cè)試數(shù)據(jù)處理采用空間曲線積分法，實(shí)現(xiàn)井眼軌跡空間展布的精細(xì)描述，開(kāi)發(fā)出對(duì)應(yīng)測(cè)斜資料分析方法與解釋平臺(tái)，為老井軌跡復(fù)測(cè)、側(cè)鉆井等提供實(shí)施依據(jù)。

1陀螺測(cè)斜儀

常用2種陀螺測(cè)斜儀測(cè)量井眼軌跡。一種是框架式陀螺測(cè)斜儀[3]，其原理是利用高速旋轉(zhuǎn)的物體具有定軸性的原則實(shí)現(xiàn)方位測(cè)量，由于高速旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)存在摩擦力，容易產(chǎn)生漂移，而且這種因漂移而產(chǎn)生的偏差會(huì)隨著時(shí)間而增大。另外，框架式陀螺無(wú)法直接測(cè)量方位，需要在開(kāi)始測(cè)量前用人工確定正北作為基準(zhǔn)，這樣容易帶來(lái)人為誤差。由于框架式陀螺測(cè)斜儀的漂移偏差無(wú)法預(yù)測(cè)和克服，導(dǎo)致井眼軌跡測(cè)量結(jié)果不穩(wěn)定。而動(dòng)調(diào)式陀螺儀采用了更為先進(jìn)的撓性支撐，因而漂移很小，有效地提高了井眼軌跡測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。動(dòng)調(diào)式陀螺測(cè)斜儀是一種精密陀螺測(cè)斜系統(tǒng)，采用慣性導(dǎo)航原理，利用撓性陀螺儀和石英撓性加速度計(jì)作為主要測(cè)量元件，通過(guò)定點(diǎn)測(cè)量?jī)x器各軸的地球自轉(zhuǎn)角速度和加速度分量，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)解算后得到當(dāng)前位置的井斜度、方位角。然后，根據(jù)各測(cè)量點(diǎn)的方位、傾斜角確定井眼軸線的空間位置，同時(shí)為了與鉆具配合，必須隨時(shí)得到工具面角[4]。特別適用于有磁性干擾的叢式井、加密井的鉆探測(cè)量及在完井后的套管內(nèi)或鉆桿內(nèi)進(jìn)行測(cè)量。

2井眼軌跡曲線算法優(yōu)化

井眼軌跡算法有很多種，常用方法有平均角法、圓柱螺線法、最小曲率法和曲率半徑法[5-6]。這些計(jì)算方法大多是將測(cè)量段內(nèi)的井眼軌跡假設(shè)為直線、折線、圓柱螺線和斜面圓弧曲線等簡(jiǎn)單曲線模型[8]。井眼軌跡計(jì)算是通過(guò)測(cè)量井眼的斜深、井斜角和方位角，然后，再用一定的計(jì)算方法將這些測(cè)量數(shù)據(jù)解釋為XYZ空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)[9]。

井眼軌跡計(jì)算的積分法是一種基于空間曲線的方法，它將相鄰的2個(gè)井斜測(cè)點(diǎn)的連線視為一漸變空間曲線[5-8]，這更符合鉆井工作的實(shí)際，其精度高于常用的井眼軌跡計(jì)算方法。在實(shí)際井眼軌跡測(cè)試時(shí)，通過(guò)優(yōu)化工藝方案，制定合理資料錄取方案，采取連續(xù)測(cè)斜或加密測(cè)點(diǎn)方案，可以最大程度地逼近軌跡空間曲線形態(tài)。

3處理解釋系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陀螺測(cè)斜解釋平臺(tái)采用C#開(kāi)發(fā)完成，充分利用人工智能，與上游基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)緊密銜接，用戶(hù)僅需進(jìn)行簡(jiǎn)單輸入工作便可完成井眼軌跡評(píng)價(jià)，大大提高了單井處理效率。軟件設(shè)計(jì)3個(gè)功能模塊，主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、圖表繪制、報(bào)告生成(見(jiàn)圖1)。

3.1數(shù)據(jù)處理

動(dòng)調(diào)式陀螺測(cè)井儀主要采取點(diǎn)測(cè)方式進(jìn)行，在開(kāi)窗側(cè)鉆位置或最大井斜位置采取加密測(cè)點(diǎn)或重復(fù)測(cè)試某深度點(diǎn)的工藝提高測(cè)試數(shù)據(jù)精度。在數(shù)據(jù)處理上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量自動(dòng)檢查，如果相鄰測(cè)點(diǎn)測(cè)深增量ΔL=0，說(shuō)明這2點(diǎn)為重復(fù)測(cè)試數(shù)據(jù)，需要計(jì)算其平均井斜角和方位角。再采用空間曲線積分法依次計(jì)算相鄰測(cè)點(diǎn)垂深增量ΔH、水平位移增量ΔS、東西位移增量ΔE、南北位移增量ΔN，并對(duì)n個(gè)測(cè)點(diǎn)位移累積求和就是某點(diǎn)的垂深、水平位移、東西位移和南北位移。

3.2圖表繪制

對(duì)井眼軌跡的描述主要采用水平投影圖、垂直剖面圖和三維軌跡圖方式。繪制水平投影圖和垂直剖面圖時(shí)，需要考慮實(shí)現(xiàn)新老井眼軌跡對(duì)比功能。因?yàn)樵缙诘耐勇轀y(cè)井測(cè)量和分析誤差相對(duì)較大，在開(kāi)展動(dòng)調(diào)式陀螺儀對(duì)老井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行普查，落實(shí)真正的井眼軌跡時(shí)，進(jìn)行新老井眼軌跡對(duì)比繪圖(見(jiàn)圖2)。

三維軌跡圖主要利用計(jì)算機(jī)圖形化計(jì)算，采用OPENGL繪圖方式，實(shí)現(xiàn)井眼軌跡的三維縮放、旋轉(zhuǎn)等功能，使用戶(hù)對(duì)井眼軌跡走向更能直觀準(zhǔn)確地觀察和掌握(見(jiàn)圖3)。

3.3報(bào)告生成

陀螺測(cè)試井眼軌跡報(bào)告內(nèi)容包括井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試情況、井的三維軌跡圖、垂直剖面圖、水平投影圖、解釋結(jié)論表等。井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)或軌跡對(duì)比所需老井井眼數(shù)據(jù)直接通過(guò)油田上游信息系統(tǒng)A2數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取，只需輸入正確的井號(hào)，便可連接A2系統(tǒng)。

報(bào)告形式以Word格式表現(xiàn)，利用MicrosoftOffice系統(tǒng)中word模板編輯功能，可以預(yù)先對(duì)報(bào)告內(nèi)容進(jìn)行整體編輯排版。系統(tǒng)以word標(biāo)簽查找方式，完成計(jì)算結(jié)果、各種表格、圖件等內(nèi)容對(duì)應(yīng)添加到Word文檔中，實(shí)現(xiàn)一鍵自動(dòng)生成報(bào)告的功能，滿(mǎn)足不同用戶(hù)、不同地質(zhì)需求，大大降低了單井處理解釋時(shí)間。

4陀螺測(cè)井技術(shù)應(yīng)用

4.1克服磁性干擾，指導(dǎo)加密井鉆進(jìn)

油田開(kāi)發(fā)后期，依靠打定向井、加密井或老井側(cè)鉆穩(wěn)產(chǎn)增效[8]。動(dòng)調(diào)式陀螺測(cè)井儀由于其不受磁性干擾的特點(diǎn)，可以在井距較?。捍判愿蓴_強(qiáng)烈的環(huán)境下，準(zhǔn)確測(cè)取井筒的傾斜角、方位角、工具面角等參數(shù)，進(jìn)一步計(jì)算可得出垂深、南北偏移、東西偏移、閉合方位等參數(shù)，指導(dǎo)新井鉆進(jìn)。

TJH油田計(jì)劃在的G71井附近打1口水平井，由于該區(qū)塊為低滲透區(qū)塊，井距普遍較小。為了保證側(cè)鉆順利完成，該井在側(cè)鉆過(guò)程中，對(duì)本井及鄰井均分別進(jìn)行了陀螺定向及測(cè)斜，發(fā)現(xiàn)水平井設(shè)計(jì)井眼軌跡存在問(wèn)題，該井與水平井的最小距離只有18.58m，存在安全隱患，隨后根據(jù)計(jì)算結(jié)果及時(shí)調(diào)整鉆井方案，保證了水平井順利施工，投入正常生產(chǎn)后初期日產(chǎn)油近50t。

4.2應(yīng)用陀螺定向，提高側(cè)鉆中靶成功率

在剩余油富集區(qū)實(shí)施側(cè)鉆井是老井產(chǎn)能建設(shè)的重要手段，陀螺定向在油田廣泛用于老井開(kāi)窗側(cè)鉆，減少定向時(shí)間，提高了側(cè)鉆中靶率[9-10]。

BQ油田B19-1斷塊計(jì)劃在高部位部署B(yǎng)S24-7K井，實(shí)施前對(duì)BS24-7井進(jìn)行陀螺測(cè)試，總水平位移與原來(lái)的認(rèn)識(shí)相差204.2m(見(jiàn)圖4、圖5)，根據(jù)結(jié)果及時(shí)進(jìn)行調(diào)整鉆井方案，避免井位落空。該井投產(chǎn)后，初期日產(chǎn)油9.8t。

5結(jié)論

(1)動(dòng)調(diào)式陀螺測(cè)斜儀不受鐵磁物質(zhì)的影響，適用于有磁性干擾的叢式井、加密井的鉆探測(cè)量及在完井后的套管內(nèi)或鉆桿內(nèi)進(jìn)行測(cè)量。無(wú)需人工校北并且采用先進(jìn)的撓性支撐，更有效地提高了井眼軌跡測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

(2)開(kāi)發(fā)了井眼軌跡分析平臺(tái)，采用與動(dòng)調(diào)式陀螺測(cè)斜儀測(cè)量精度相匹配的空間曲線積分法，能夠更加精細(xì)描述井眼曲線空間展布。

(3)動(dòng)調(diào)式陀螺測(cè)井技術(shù)在油田落實(shí)井眼軌跡、判斷油水井在油層中具置、指導(dǎo)加密井部署、提高側(cè)鉆中靶率等方面提供可靠了依據(jù)，能夠取得很好的地質(zhì)應(yīng)用效果。

軟件開(kāi)發(fā)畢業(yè)論文范文模板(二)：隨采地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集控制軟件開(kāi)發(fā)論文

摘要：隨采地震能夠?qū)ぷ髅媲胺降刭|(zhì)異常體進(jìn)行連續(xù)探測(cè)和實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)，成為近幾年的研究熱點(diǎn)，但是目前還沒(méi)有能夠在煤礦井下開(kāi)展隨采地震長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)的裝備及配套軟件。為了解決這個(gè)問(wèn)題，基于MicrosoftFoundationClasses(MFC)開(kāi)發(fā)框架，開(kāi)發(fā)了一套隨采地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集軟件，在室內(nèi)、野外進(jìn)行了為期3個(gè)月的聯(lián)調(diào)測(cè)試，并且在貴州巖腳煤礦與井下隨采地震監(jiān)測(cè)設(shè)備開(kāi)展了為期3個(gè)月的全面試運(yùn)行。測(cè)試表明，軟件實(shí)現(xiàn)了隨采地震信號(hào)的高效采集、完全存儲(chǔ)和處理軟件的實(shí)時(shí)通信功能，具有運(yùn)行穩(wěn)定、操作便捷、處理高效、便于維護(hù)、無(wú)人值守等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：隨采地震監(jiān)測(cè)；數(shù)據(jù)采集；軟件設(shè)計(jì)

我國(guó)的煤礦以井下開(kāi)采為主，與國(guó)外相比，我國(guó)煤炭行業(yè)的信息化水平較低，礦山空間信息仍然以圖表和文字作為主要的存儲(chǔ)介質(zhì)，信息基礎(chǔ)設(shè)施未能跟上時(shí)代變化的腳步，使得煤礦企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力受到嚴(yán)重的制約[1]。煤礦井下危險(xiǎn)具有多變性、隱蔽性，導(dǎo)致安全問(wèn)題成為威脅煤礦工人生命的核心問(wèn)題[2]。而采掘工作面更是礦井水害、頂板、火災(zāi)以及瓦斯等多種災(zāi)害事故的多發(fā)區(qū)，同時(shí)也是工作人員聚集區(qū)，因此，也是導(dǎo)致重大生命財(cái)產(chǎn)損失的高危區(qū)域[3-7]。隨采地震勘探[8]是利用采掘活動(dòng)激發(fā)的震動(dòng)作為震源，探測(cè)工作面內(nèi)部或者掘進(jìn)面前方一定區(qū)域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造的一種地震勘探技術(shù)，可以擺脫放炮的安全隱患及對(duì)正常采掘生產(chǎn)的影響，實(shí)現(xiàn)了采掘的同時(shí)進(jìn)行超前探測(cè)[9-11]。隨采地震所用震源信號(hào)是連續(xù)、非可控的，只有進(jìn)行連續(xù)、長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，記錄遠(yuǎn)場(chǎng)信號(hào)，將其與遠(yuǎn)場(chǎng)信號(hào)作互相關(guān)，得到清晰的相關(guān)峰值，才能將其轉(zhuǎn)化為脈沖子波，代替炸藥震源進(jìn)行地震勘探[12]。

因此，研制隨采地震監(jiān)測(cè)裝備及控制軟件成為當(dāng)務(wù)之急。本文針對(duì)隨采地震監(jiān)測(cè)裝備的特點(diǎn)，充分分析其觀測(cè)系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，利用數(shù)據(jù)庫(kù)和文件系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了軟件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；考慮處理軟件的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了與處理軟件之間的接口；最后基于MicrosoftFoundationClasses(簡(jiǎn)稱(chēng)MFC)開(kāi)發(fā)框架，開(kāi)發(fā)了數(shù)據(jù)采集軟件，聯(lián)合測(cè)試成功后，并在貴州巖腳煤礦進(jìn)行了3個(gè)月的野外采集工作。

1隨采地震觀測(cè)系統(tǒng)及其特點(diǎn)

為了能夠獲得工作面內(nèi)部煤層劇烈變化情況、斷層和陷落柱位置與規(guī)模以及應(yīng)力集中區(qū)等信息，目前的隨采地震觀測(cè)系統(tǒng)采用復(fù)雜部署模式。如圖1所示，采用H形布局，共72道，其中孔中部署24道，分4個(gè)深孔，每個(gè)鉆孔內(nèi)部署6道，由一個(gè)孔中多級(jí)檢波器串承擔(dān)；其余的48道部署于工作面兩側(cè)巷道的錨桿上，圖1中綠色圓點(diǎn)為巷道檢波器。

數(shù)據(jù)采集分站為6通道，整個(gè)觀測(cè)系統(tǒng)共需12臺(tái)分站，數(shù)據(jù)處理時(shí)主要使用煤層中的槽波，而槽波的頻率較高，可以達(dá)到500Hz，為了采集高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，采樣間隔為250μs，這就對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提出了新的要求，不僅僅數(shù)據(jù)道數(shù)多，采樣率較高，而且是長(zhǎng)期連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

觀測(cè)系統(tǒng)隨著工作面的推進(jìn)而移動(dòng)，當(dāng)工作面推進(jìn)到檢波器測(cè)點(diǎn)附近時(shí)，要依次將檢波器拆卸，避免被埋入采空區(qū)中，當(dāng)工作面推進(jìn)到距離圖2中黃色深孔檢波器10~20m時(shí)，要將全部的黃色測(cè)點(diǎn)移動(dòng)到藍(lán)色測(cè)點(diǎn)位置，以此類(lèi)推直到工作面回采結(jié)束。

2隨采地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)

2.1軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)

針對(duì)分站多、數(shù)據(jù)量大、觀測(cè)系統(tǒng)多變化、實(shí)時(shí)性要求高以及需要與數(shù)據(jù)處理分析軟件進(jìn)行通信的特點(diǎn)，采集軟件利用多線程技術(shù)分別進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)，軟件框架設(shè)計(jì)見(jiàn)圖3。

2.2軟件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

采集軟件中的數(shù)據(jù)可以分為兩類(lèi)，一類(lèi)為數(shù)據(jù)量不大，變化周期較長(zhǎng)的數(shù)據(jù)，比如：監(jiān)測(cè)分站信息、觀測(cè)系統(tǒng)信息等；另一類(lèi)為數(shù)據(jù)量較大，而且變化周期很短的數(shù)據(jù)，比如：監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)特點(diǎn)，采集軟件采用數(shù)據(jù)庫(kù)與文件系統(tǒng)相結(jié)合的方式保存數(shù)據(jù)，以提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)效率。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采用文件系統(tǒng)保存，其他數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)庫(kù)方式保存。

a.數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)主要保存測(cè)區(qū)信息、采樣率、每個(gè)文件的采樣時(shí)長(zhǎng)、采集分站信息、傳感器信息、觀測(cè)系統(tǒng)以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的保存路徑等信息，其E-R模型見(jiàn)圖4。

b.文件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的輔助信息，如采樣率、觀測(cè)系統(tǒng)、道數(shù)等信息全部保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表datafile_info中，按照采樣順序?qū)⒚康罃?shù)據(jù)作為一塊寫(xiě)入文件，塊的順序與道號(hào)一致，樣點(diǎn)值采用有符號(hào)的浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)類(lèi)型保存，詳見(jiàn)圖5。文件名為第一個(gè)樣點(diǎn)的采樣時(shí)間，格式為：YYYY-MM-DD_HH_MM-SS，不足兩位數(shù)的補(bǔ)零。

2.3軟件交互接口設(shè)計(jì)

本軟件需要分別與井下采集分站和隨采地震數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行交互，主要涉及到兩個(gè)接口。

a.與采集分站接口

為了便于和井下采集分站通信，采用UDP與TCP協(xié)議相結(jié)合的通信模式，采集軟件的查詢(xún)指令通過(guò)UDP協(xié)議與采集分站通信，通知指令和數(shù)據(jù)傳輸則采用TCP協(xié)議傳輸，其通信流程見(jiàn)圖6。

b.與數(shù)據(jù)處理軟件接口

為了提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)效率，采集軟件采用數(shù)據(jù)庫(kù)與文件系統(tǒng)相結(jié)合的方式存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，大量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)保存在文件中，但是文件的相關(guān)信息，如：道數(shù)、采集時(shí)間、采樣率、觀測(cè)系統(tǒng)等信息保存在數(shù)據(jù)庫(kù)表datafile_info，與數(shù)據(jù)處理軟件的通信也通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)完成，數(shù)據(jù)記錄表中專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)一個(gè)字段為數(shù)據(jù)狀態(tài)標(biāo)志，數(shù)據(jù)采集時(shí)狀態(tài)為0，采集結(jié)束后為1，數(shù)據(jù)處理軟件不斷查詢(xún)?cè)摫碇袛?shù)據(jù)狀態(tài)標(biāo)志為1的記錄，一旦有這樣的記錄，則根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息讀取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理結(jié)束后將該標(biāo)志改為2，具體處理流程見(jiàn)圖7。

3隨采地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集軟件實(shí)現(xiàn)

3.1開(kāi)發(fā)環(huán)境

軟件基于VisualStudio的微軟基礎(chǔ)庫(kù)類(lèi)(micro-softfoundationclasses，MFC)開(kāi)發(fā)框架，采用C++語(yǔ)言編寫(xiě)，充分利用其圖形用戶(hù)界面(graphicaluserinterface，GUI)，大大提高軟件的開(kāi)發(fā)效率。在功能開(kāi)發(fā)方面，為了滿(mǎn)足隨采地震監(jiān)測(cè)的需要，提供數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)保存功能，采用菜單欄和對(duì)話框方式來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件與用戶(hù)之間的人機(jī)交互。在整個(gè)應(yīng)用框架的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能性、界面性的填充。將軟件開(kāi)發(fā)分成若干部分，有效地提高軟件研發(fā)效率和可讀性，同時(shí)也便于后期維護(hù)升級(jí)。

3.2軟件的實(shí)現(xiàn)

為了提高軟件的運(yùn)行效率，將軟件操作界面、數(shù)據(jù)采集、保存和整理以及設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與恢復(fù)功能分別由單獨(dú)的線程來(lái)完成。

a.數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)庫(kù)中最主要的兩張表為傳感器信息表和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表，傳感器信息表為觀測(cè)系統(tǒng)表的基礎(chǔ)，而且隨著工作面的回采傳感器移動(dòng)后，傳感器的位置信息就會(huì)發(fā)生變化，觀測(cè)系統(tǒng)隨之變化；監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表是數(shù)據(jù)采集軟件與處理軟件通信的基礎(chǔ)，表中需要包含大數(shù)據(jù)文件路徑、觀測(cè)系統(tǒng)、采樣率、采樣時(shí)間和時(shí)長(zhǎng)等重要信息，具體見(jiàn)表1和表2。

傳感器信息表中(表1)以Station_ID、Channel和Modify_Time為聯(lián)合主鍵，這樣表中可以把同一個(gè)傳感器在不同時(shí)間的坐標(biāo)都保存起來(lái)，隨時(shí)可以獲取任何時(shí)間段的觀測(cè)系統(tǒng)。

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表中(表2)由File_Index為主鍵，該值為根據(jù)時(shí)間自動(dòng)生成一個(gè)與時(shí)間有關(guān)的數(shù)，確保唯一性，同時(shí)將大數(shù)據(jù)文件的相關(guān)數(shù)據(jù)信息全部存入該表中，以方便數(shù)據(jù)處理軟件隨時(shí)查詢(xún)。

b.軟件操作界面

隨采地震監(jiān)測(cè)軟件屬于監(jiān)測(cè)類(lèi)軟件，具有自動(dòng)化程度高、人工干預(yù)少等特點(diǎn)，因此，需要用戶(hù)的操作很少，主要是一些參數(shù)設(shè)置和監(jiān)測(cè)分站運(yùn)行狀態(tài)的顯示：系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)分站的數(shù)量、每臺(tái)分站的傳感器數(shù)量及其工作狀態(tài)。

傳感器參數(shù)設(shè)置功能主要包括傳感器的安裝位置及其坐標(biāo)、所屬監(jiān)測(cè)分站號(hào)、通道號(hào)、測(cè)點(diǎn)號(hào)等信息的增加、刪除和修改，由修改傳感器的時(shí)間為主鍵，即可獲得該時(shí)刻的觀測(cè)系統(tǒng)。

c.數(shù)據(jù)采集功能

數(shù)據(jù)采集功能主要包括數(shù)據(jù)采集軟件與監(jiān)測(cè)分站之間的通信、監(jiān)測(cè)分站狀態(tài)查詢(xún)與控制、數(shù)據(jù)采集等。為了達(dá)到隨時(shí)能夠與監(jiān)測(cè)分站通信的目的，與監(jiān)測(cè)分站的通信通過(guò)UDP和TCP協(xié)議兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中監(jiān)測(cè)分站的信息和狀態(tài)查詢(xún)由UDP協(xié)議實(shí)現(xiàn)，指令的發(fā)送、參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)采集通過(guò)TCP協(xié)議實(shí)現(xiàn)。TCP協(xié)議中采集軟件為服務(wù)器端，監(jiān)測(cè)分站為客戶(hù)端，服務(wù)器端采用完成端口技術(shù)來(lái)接收多個(gè)監(jiān)測(cè)分站上傳的數(shù)據(jù)，為了便于數(shù)據(jù)保存，每個(gè)通道的數(shù)據(jù)分別存放在獨(dú)立的緩存區(qū)中，緩存區(qū)采用循環(huán)數(shù)組的設(shè)計(jì)，當(dāng)數(shù)據(jù)寫(xiě)入緩存區(qū)中后，循環(huán)數(shù)組的數(shù)據(jù)采集下標(biāo)iColDataIndex+1，數(shù)據(jù)采集詳細(xì)流程見(jiàn)圖8。

d.數(shù)據(jù)保存

為了提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的效率，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分為數(shù)據(jù)保存和整理兩個(gè)步驟，分別由兩個(gè)線程執(zhí)行。數(shù)據(jù)保存線程監(jiān)測(cè)緩存區(qū)中數(shù)據(jù)采集下標(biāo)iColData-Index與已保存數(shù)據(jù)下標(biāo)iSaveDataIndex之差，當(dāng)該差值達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，從數(shù)據(jù)緩存區(qū)中讀取數(shù)據(jù)并保存成數(shù)據(jù)文件(采用異步模式將每道單獨(dú)存儲(chǔ)為一個(gè)文件)。數(shù)據(jù)保存完成后，循環(huán)數(shù)組的已保存數(shù)據(jù)下標(biāo)iSaveDataIndex+1，其數(shù)據(jù)保存詳細(xì)流程見(jiàn)圖9。

e.數(shù)據(jù)整理

為方便數(shù)據(jù)處理需要把同一時(shí)段的各道檢波器的數(shù)據(jù)保存為一個(gè)文件，當(dāng)由于檢波器或者采集分站故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺失時(shí)做填零處理。因而增加一個(gè)專(zhuān)門(mén)進(jìn)行數(shù)據(jù)整理的子模塊，由一個(gè)單獨(dú)的線程來(lái)處理，其數(shù)據(jù)整理詳細(xì)流程見(jiàn)圖10。

f.系統(tǒng)自恢復(fù)

井下的供電系統(tǒng)或者網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常檢修或者故障，導(dǎo)致隨采地震監(jiān)測(cè)設(shè)備出現(xiàn)故障，當(dāng)故障解決后，系統(tǒng)應(yīng)該能夠自動(dòng)恢復(fù)，但是該系統(tǒng)是由多個(gè)監(jiān)測(cè)分站組成的，分站之間需要不斷進(jìn)行時(shí)間同步，當(dāng)一臺(tái)分站出現(xiàn)故障后，該分站停止采集，其他分站仍然正常采集，當(dāng)該分站故障解決后，要想恢復(fù)采集，必須要把系統(tǒng)中所有的分站進(jìn)行重啟。圖11所示流程，就是用來(lái)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)是否出現(xiàn)故障，如果出現(xiàn)故障，則一直檢測(cè)，直到故障修復(fù)，然后重新啟動(dòng)系統(tǒng)。

4隨采地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集軟件聯(lián)調(diào)與測(cè)試

4.1運(yùn)行環(huán)境

數(shù)據(jù)采集軟對(duì)運(yùn)行環(huán)境的要求如下：

操作系統(tǒng)：windows7及其以上；CPU：2.5GHz，4核；內(nèi)存：8GB；硬盤(pán)：500GB。

4.2聯(lián)調(diào)與測(cè)試

該軟件與井下監(jiān)測(cè)分站以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行為期1個(gè)月的聯(lián)調(diào)測(cè)試，聯(lián)調(diào)過(guò)程中對(duì)采集軟件與監(jiān)測(cè)分站和數(shù)據(jù)處理軟件的接口進(jìn)行了修改和完善，并在野外進(jìn)行了為期2個(gè)月的穩(wěn)定運(yùn)行后，各項(xiàng)性能指標(biāo)都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，軟件實(shí)時(shí)波形界面見(jiàn)圖12所示。最后在貴州巖腳煤礦進(jìn)行為期3個(gè)月全面試運(yùn)行，無(wú)論是采集數(shù)據(jù)還是與數(shù)據(jù)處理軟件的通信都正常工作。

5結(jié)論

篇9

計(jì)算機(jī)領(lǐng)域新技術(shù)應(yīng)用使各行業(yè)生成、收集和存儲(chǔ)了大量數(shù)據(jù)。大量信息數(shù)據(jù)給社會(huì)帶來(lái)方便也帶來(lái)大堆問(wèn)題：信息過(guò)量，難以消化；信息真假難以辨識(shí)；信息安全難以保證；信息形式不一致而難以統(tǒng)一處理。一般數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)可高效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)錄入、查詢(xún)與統(tǒng)計(jì)等功能，卻無(wú)法發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)存在的關(guān)系和規(guī)則。如何辨析信息和如何不被信息淹沒(méi)已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。一、數(shù)據(jù)挖掘直面數(shù)據(jù)豐富而知識(shí)匱乏的挑戰(zhàn)

面對(duì)信息社會(huì)帶來(lái)的“數(shù)據(jù)豐富而知識(shí)匱乏”的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)，數(shù)據(jù)挖掘（Data Mining，DM）和知識(shí)發(fā)現(xiàn)（Knowledge Discovery，KD）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，伴隨計(jì)算機(jī)新技術(shù)和新理論的出現(xiàn)而發(fā)展，在電信與銀行，生物及大型超市等領(lǐng)域運(yùn)用效果顯著。數(shù)據(jù)挖掘有時(shí)又稱(chēng)作數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)發(fā)現(xiàn)（KDD），此術(shù)語(yǔ)出現(xiàn)于1989年，從數(shù)據(jù)集識(shí)別有效與新穎的，潛在有用的，最終可理解的模式過(guò)程。KDD過(guò)程常指多階段處理，包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與模式搜索，知識(shí)評(píng)價(jià)及反復(fù)修改求精；該過(guò)程要有智能性和自動(dòng)性。有效性指發(fā)現(xiàn)新數(shù)據(jù)仍保持可信度，新穎性要求模式應(yīng)是新的，潛在有用性指發(fā)現(xiàn)的知識(shí)將來(lái)有效用，最終可理解性要求發(fā)現(xiàn)模式能被用戶(hù)所理解，幾項(xiàng)綜合在一起稱(chēng)為數(shù)據(jù)的科學(xué)性豍。

數(shù)據(jù)挖掘的界定。數(shù)據(jù)挖掘是從存放在數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)或其它存儲(chǔ)信息庫(kù)中的海量數(shù)據(jù)挖掘有趣知識(shí)過(guò)程。一般的定義是：數(shù)據(jù)挖掘是從大量、不完全、有噪聲、模糊、隨機(jī)的數(shù)據(jù)中抽取隱含其中，事先不為人所知、潛在、有效、新穎、有用和最終可理解知識(shí)的過(guò)程。研究人工智能學(xué)術(shù)人員和計(jì)算機(jī)技術(shù)專(zhuān)家通常所說(shuō)數(shù)據(jù)挖掘名稱(chēng)各異但實(shí)質(zhì)一樣。自然世界數(shù)據(jù)以多種多樣形式存放，除最常見(jiàn)數(shù)字與字符等類(lèi)型，還有許多復(fù)雜數(shù)據(jù)。復(fù)雜類(lèi)型數(shù)據(jù)挖掘包括：空間數(shù)據(jù)挖掘和多媒體數(shù)據(jù)挖掘，時(shí)序數(shù)據(jù)挖掘和文本數(shù)據(jù)挖掘，Web數(shù)據(jù)挖掘與流數(shù)據(jù)挖掘等。數(shù)據(jù)挖掘與傳統(tǒng)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)分析有區(qū)別，數(shù)據(jù)挖掘在沒(méi)有明確假設(shè)前提下自動(dòng)建立方程，可采用不同類(lèi)型如文本、聲音、圖片等的數(shù)據(jù)挖掘興趣模式；統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析工具側(cè)重被動(dòng)分析，需建立方程或模型來(lái)與假設(shè)吻合，最終面對(duì)數(shù)字化數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)挖掘是主動(dòng)發(fā)現(xiàn)型與預(yù)測(cè)型數(shù)據(jù)分析工具，分析重點(diǎn)在于預(yù)測(cè)未來(lái)未知潛在情況并解釋原因。二、軟件工程的產(chǎn)生與數(shù)據(jù)實(shí)用性

軟件工程概念源自軟件危機(jī)，20世紀(jì)60年代末的“軟件危機(jī)”這個(gè)詞語(yǔ)頻繁出現(xiàn)計(jì)算機(jī)軟件領(lǐng)域，泛指計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù)所遇到的系列嚴(yán)重問(wèn)題。在軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù)過(guò)程中的軟件危機(jī)表現(xiàn)為軟件需求的增長(zhǎng)得不到滿(mǎn)足，軟件開(kāi)發(fā)成本和進(jìn)度無(wú)法控制，軟件質(zhì)量難保證，軟件維護(hù)程度非常低，軟件成本不斷提高，軟件開(kāi)發(fā)生產(chǎn)率趕不上計(jì)算機(jī)硬件發(fā)展和各種應(yīng)用需求增長(zhǎng)等。軟件危機(jī)產(chǎn)生的宏觀原因是軟件日益深入社會(huì)生活，軟件需求增長(zhǎng)速度超過(guò)軟件生產(chǎn)率提高，具體軟件工程任務(wù)的許多困難來(lái)源于軟件工程所面臨任務(wù)和其他工程之間各種差異以及軟件和其他工業(yè)產(chǎn)品的差異，即特殊性。軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù)過(guò)程存在的問(wèn)題，與計(jì)算機(jī)軟件本身特點(diǎn)有關(guān)，軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程進(jìn)度很難衡量，軟件質(zhì)量難以評(píng)價(jià)，管理和控制軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程困難等。計(jì)算機(jī)軟件專(zhuān)家認(rèn)真研究解決軟件危機(jī)方法，逐步形成軟件工程概念，開(kāi)辟工程學(xué)新領(lǐng)域即軟件工程學(xué)。軟件工程用工程、科學(xué)和數(shù)學(xué)原理與方法研制與維護(hù)計(jì)算機(jī)軟件有關(guān)技術(shù)及管理的方法。

軟件工程針對(duì)數(shù)據(jù)的處理具有系統(tǒng)的規(guī)范的系列辦法。1993年IEEE（電氣和電子工程師學(xué)會(huì)）給軟件工程綜合定義為：將系統(tǒng)化、規(guī)范和可度量的方法應(yīng)用于軟件開(kāi)發(fā)、測(cè)試、運(yùn)行和維護(hù)全過(guò)程，即將工程化應(yīng)用于軟件數(shù)據(jù)等設(shè)計(jì)中。軟件工程包括方法、工具和過(guò)程三個(gè)要素，方法是完成軟件工程項(xiàng)目技術(shù)手段；工具支持軟件開(kāi)發(fā)、管理與文檔生成；過(guò)程支持軟件開(kāi)發(fā)各個(gè)環(huán)節(jié)控制與管理。軟件工程的發(fā)展伴隨計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展而進(jìn)步。三、軟件工程的知識(shí)庫(kù)應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

篇10

本論文以項(xiàng)目教學(xué)法的方式探索步進(jìn)電機(jī)的PLC控制轉(zhuǎn)速方法。本設(shè)計(jì)控制要求如下：按下啟動(dòng)按鈕，步進(jìn)電機(jī)以100Hz的基準(zhǔn)頻率正轉(zhuǎn)。按一次加速按鈕，頻率以50Hz遞增，最多加速5次；按一次減速按鈕，頻率以25Hz遞減，最多減速4次。加速時(shí)為正轉(zhuǎn)，減速時(shí)為反轉(zhuǎn)。按下停止按鈕，步進(jìn)電機(jī)立即停止運(yùn)行。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分設(shè)置為1，電流設(shè)置為1.5A。

1 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

1.1 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)硬件部分由上位機(jī)、PLC、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)、負(fù)載等組成。上位機(jī)是計(jì)算機(jī)，作為控制面板、人機(jī)交互界面和控制軟件編制環(huán)境，通過(guò)與PLC的通信，實(shí)現(xiàn)操作監(jiān)控功能；PLC發(fā)出脈沖信號(hào)、方向信號(hào)，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。

1.2 控制系統(tǒng)的硬件。

1.2.1 PLC。使用PLC控制步進(jìn)電機(jī)時(shí)，應(yīng)該保證PLC具有高速脈沖輸出功能。通過(guò)選擇具有高速脈沖輸出功能或?qū)Ｓ眠\(yùn)動(dòng)控制功能的模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。在本設(shè)計(jì)中，采用的是三菱系列FX2N-32MT型的晶體管輸出型PLC。在PLC的選型上，必須采用晶體管輸出型PLC，若使用繼電器型的PLC，則高速脈沖的輸出很難達(dá)到控制要求。

1.2.2 步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)有步距角（涉及到相數(shù)）、靜力矩、電流三大要素組成。根據(jù)負(fù)載的控制精度要求選擇步距角大小，根據(jù)負(fù)載的大小確定靜力矩，靜力矩一經(jīng)確定，根據(jù)電機(jī)矩頻特性曲線來(lái)判斷電機(jī)的電流。一旦三大要素確定，步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)便確定下來(lái)了。

1.2.2.1 步距角的選擇。步進(jìn)電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機(jī)軸上，每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度（包括減速）。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場(chǎng)上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有0.36度/0.72度（五相電機(jī)）、0.9度/1.8度（二、四相電機(jī)）、1.5度/3度（三相電機(jī)）等。

1.2.2.2 靜力矩的選擇。步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載兩種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動(dòng)時(shí)（一般由低速）兩種負(fù)載均要考慮，加速起動(dòng)時(shí)主要考慮慣性負(fù)載，恒速運(yùn)行進(jìn)只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的2～3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長(zhǎng)度便能確定下來(lái)（幾何尺寸）。

1.2.2.3 電流的選擇。靜力矩一樣的電機(jī)，由于電流參數(shù)不同，其運(yùn)行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機(jī)的電流（參考驅(qū)動(dòng)電源、及驅(qū)動(dòng)電壓）。

1.2.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。遵循先選電機(jī)后選驅(qū)動(dòng)的原則。電機(jī)的相數(shù)、電流的大小是驅(qū)動(dòng)器選擇的決定性因素。在選型中，還要根據(jù)PLC輸出信號(hào)的極性來(lái)決定驅(qū)動(dòng)器輸入信號(hào)是共陽(yáng)極或共陰極。為了改善步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行性能和提高控制精度，通常通過(guò)選擇帶細(xì)分功能的驅(qū)動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分等級(jí)有2倍、4倍、8倍、16倍、32倍、64倍等，最高可達(dá)256倍細(xì)分。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)控制要求和步進(jìn)電機(jī)的特性選擇合適的細(xì)分倍數(shù)，以達(dá)到更高的速度和更大的高速轉(zhuǎn)矩，使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)精度更高，振動(dòng)更小。如圖2所示。公共端：采用共陽(yáng)極接線方式。將輸入信號(hào)的電源5V正極連接到該端子上?？刂菩盘?hào)低電平有效。脈沖：共陽(yáng)極時(shí)該脈沖下降沿被驅(qū)動(dòng)器解釋為一個(gè)有效脈沖，并驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行一步。方向：該段信號(hào)的高電平和低電平控制步進(jìn)電機(jī)的兩個(gè)轉(zhuǎn)向。共陽(yáng)極時(shí)該端懸空被等效認(rèn)為輸入高電平。脫機(jī)：該端接受控制機(jī)輸出的高/低電平信號(hào)，共陽(yáng)極低電平時(shí)電機(jī)相電流被切斷，轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)。A+/A-，B+/B-：該端接兩相混合式步進(jìn)電機(jī)。DC+/DC-：該端接10V-40V間的直流電源。

1.3 控制系統(tǒng)的連接。本設(shè)計(jì)的相關(guān)硬件連接如圖3所示。

2 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

2.1 PLC的I/O地址分配。

2.2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的設(shè)置。在驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的PLSY指令中，脈沖的個(gè)數(shù)=360°/步距角，工作的頻率=脈沖個(gè)數(shù)/運(yùn)行時(shí)間。不指定脈沖個(gè)數(shù)，則默認(rèn)為65535個(gè)脈沖。在方向信號(hào)輸入為0時(shí)，默認(rèn)為反轉(zhuǎn)。根據(jù)控制要求，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分設(shè)置為1，SW1-SW3的設(shè)置為000，步進(jìn)電機(jī)的步距角為1.8°；電流設(shè)置為1.5A，SW5-SW7的設(shè)置為101。

2.3 梯形圖和指令表。

3 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)試

3.1 初始化程序。程序開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，D0初始值為K100，指定的頻率為100Hz。

3.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。按下啟動(dòng)按鈕X0，PLC的Y0脈沖輸出，Y2高電平輸出，步進(jìn)電機(jī)正傳運(yùn)行。

3.3 正傳加速調(diào)整。X2為正傳加速按鈕。當(dāng)按下一次X2時(shí)，在步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的當(dāng)前頻率的基礎(chǔ)上，以20Hz遞增，于是步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速增加。最多加速5次。

3.4 反轉(zhuǎn)減速調(diào)整。X3為反轉(zhuǎn)減速按鈕。當(dāng)按下一次X3時(shí)，在步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的當(dāng)前頻率的基礎(chǔ)上，以20Hz遞減，于是步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速增加。最多減速4次。

本論文采用了PLC控制兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的加減速，方法簡(jiǎn)單，控制方便，可靠性高。本論文中的程序通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物調(diào)試，驗(yàn)證了方法的正確性和可行性。用軟件完成脈沖分配功能，可以減少硬件資源，降低成本，控制的參數(shù)改變方法靈活，提高了控制系統(tǒng)的可靠性和靈活性。本文著重探索了步進(jìn)電機(jī)的PLC控制的調(diào)速方法，詳細(xì)介紹了步進(jìn)電機(jī)調(diào)速的具體控制過(guò)程。文中有不妥之處，懇請(qǐng)斧正。