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试析数字化基于嵌入式实时操作系统UC/OSⅡ焊机制约器研制如何

收藏本文 2024-03-23 点赞:7258 浏览:19643 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:焊接技术在现代的工业生产中运用较为广泛。焊接历程具有不确定性、时变性和非线性的特点,传统的模拟制约很难在制约精度、速度和稳定性上满足现代焊接制约的要求。随着逆变技术、计算机技术和制约技术的进展,数字化焊机的探讨探讨已经成为一个热点。本论文在对国内外焊接设备进展近况调研的基础上,结合浙江某焊接设备制造企业的NB500系列IGBT逆变焊机,进行数字化焊机的探讨。本论文在对数字化焊机进行介绍后给出了数字化焊机制约系统的制约框架,设计了基于DSP TMS320LF2407A的数字化焊机制约系统。在硬件上,本论文详细描述了DSP制约系统各部分硬件电路的设计,包括DSP最小系统电路、通讯电路、驱动电路、保护电路、电压电流采样调理电路以及人机交互界面的硬件设计,为弧焊的数字化制约提供了硬件平台。在硬件设计制作时充分考虑了焊机的抗干扰性能,详细浅析了焊机干扰类型以及传输方式,针对不同的焊机部分设计了相应的抗干扰方式。在制约对策上,采取数字PI策略。通过对输出电流和电弧电压的实时采样,经过PI处理后,转变DSP输出的PWM信号,制约焊机的输出特性。在软件方面,针对传统焊机功能单一的缺点,在该焊机主控芯片DSP上移植了嵌入式实时操作系统UC/OS-Ⅱ,并对移植历程作了详细介绍。在该实时系统的基础上,根据对焊机的功能要求设计了系统任务,主要有:模数转换任务,焊接历程制约任务,通讯任务,按键检测任务,LCD显示任务。为了保证焊机系统任务程序的正常执行,给出了软件抗干扰措施,包括:指令冗余,软件陷阱,软件监视定时器,开关量输入输出抗干扰。本论文对所设计的数字化弧焊制约系统进行软硬件调试,通过实验策略验证了制约系统对焊机的数字化制约,并利用MATLAB仿真软件并且建立了电压数字PI制约模型和电流数字PI制约模型,取得较好的制约效果。通过现场试焊比较证明运用数字化焊机制约系统能显著改善焊接效果。最后,作了电源外特性测试,并作出了外特性曲线。最后,在对本论文做简要总结的基础上,对于本逆变焊机制约系统的进一步改善工作提出了倡议,为数字化焊机制约系统今后更加深入的探讨奠定了良好的基础。关键词:数字化焊接论文TMS320LF2407A论文μC/OS-Ⅱ论文PI论文

    摘要5-6

    ABSTRACT6-11

    第1章 绪论11-16

    1.1 课题背景11-12

    1.2 逆变焊机12-13

    1.2.1 逆变焊机的特点12

    1.2.2 焊机的进展走势12-13

    1.2.3 焊机采取的新技术13

    1.3 国内外焊机进展近况13-14

    1.3.1 国外焊机进展近况13

    1.3.2 国内焊机进展近况13-14

    1.4 嵌入式系统介绍14

    1.5 本课题探讨的主要内容14-16

    第2章 焊机的总体设计案例16-20

    2.1 系统总体设计案例16

    2.2 数字信号处理器概述16-18

    2.2.1 DSP的进展及分类16

    2.2.2 DSP软硬件结构特点16-17

    2.2.3 DSP的基本工作原理17

    2.2.4 本课题芯片的选型17-18

    2.3 TMS320LF2407A数字信号处理器介绍18

    2.4 以TMS320LF2407A为核心的系统设计历程18

    2.5 逆变电源介绍18-20

    第3章 硬件设计20-30

    3.1 硬件设计原则20

    3.2 硬件系统抗干扰20-21

    3.2.1 干扰因素20

    3.2.2 抗干扰策略20-21

    3.3 硬件总体设计21-30

    3.3.1 DSP最小系统22-25

    3.3.2 PWM驱动电路25

    3.3.3 保护电路25-26

    3.3.4 A/D转换模块26-27

    3.3.5 采样调理电路27-28

    3.3.6 参数预置与显示模块28-30

    第4章 系统软件设计30-53

    4.1 系统软件编程环境介绍30-33

    4.1.1 DSP开发环境介绍30-32

    4.1.2 DSP软件集成开发环境CC'C2000(Code Composer)介绍32

    4.1.3 DSP软件开发流程32-33

    4.2 UC/OS—Ⅱ在焊机制约系统中的运用33-34

    4.2.1 UC/OS—Ⅱ介绍33-34

    4.2.2 选用UC/OS—Ⅱ作为逆变焊机的操作系统34

    4.3 UC/OS-Ⅱ在DSP2407上的移植34-40

    4.3.1 移植的条件34

    4.3.2 移植所需的开发工具34-35

    4.3.3 UC/OS—Ⅱ的软件/硬件系统结构和头文件35

    4.3.4 OS_CPU.H的移植35-36

    4.3.5 OS_CPU_C.C的移植36-38

    4.3.6 OS_CPU_A.A文件38-40

    4.4 UC/OS—Ⅱ的任务分类40-41

    4.4.1 任务分类的作用40

    4.4.2 任务特性40-41

    4.5 UC/OS—Ⅱ任务设计41-43

    4.5.1 周期执行任务41

    4.5.2 事件触发任务41

    4.5.3 单次执行任务41-43

    4.6 UC/OS—Ⅱ的任务通信43

    4.6.1 全程变量43

    4.6.2 消息邮箱43

    4.6.3 消息队列43

    4.7 UC/OS—Ⅱ的任务框架43-51

    4.7.1 启动任务设计44

    4.7.2 A/D任务设计44-45

    4.7.3 PWM任务设计45-46

    4.7.4 焊接制约任务46-48

    4.7.5 按键检测任务设计48-49

    4.7.6 通讯任务设计49-50

    4.7.7 LCD任务设计50-51

    4.8 软件抗干扰51-53

    4.8.1 指令冗余51

    4.8.2 软件陷阱51

    4.8.3 软件监视定时51-52

    4.8.4 开关量输入/输出的软件抗干扰设计52-53

    第5章 系统调试与结果浅析53-65

    5.1 实验要求和实验设备53

    5.2 脱机调试53

    5.3 基于MATLAB/SIMULINK的系统仿真53-56

    5.3.1 PID制约原理介绍53-55

    5.3.2 离散PI制约在焊机制约系统中的运用55-56

    5.4 焊接电源的PI制约及仿真56-58

    5.5 焊接电压数字PI制约及仿真58-60

    5.6 焊接电流数字PI制约及仿真60-61

    5.7 电源外特性测试61-62

    5.8 焊接实验62-65

    5.8.1 短路过度焊波形测试62-63

    5.8.2 CO2焊接短路过渡飞溅产生机理讨论63

    5.8.3 焊缝成形机理讨论63-64

    5.8.4 引弧收弧的制约64-65

    第6章 总结65-67

    6.1 论文总结65-66

    6.2 进一步工作66-67

    致谢67-68

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