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压铸机实时监测装置设计

摘要

压铸机是压铸工业中十分重要的设备，但国产压铸机普遍采用PLC和工业控制计算机(PIC)进行控制，且绝大多数以开关顺序控制为主，压铸质量有待于进一步提高。
本论文主要研究利用性能优越的DSP处理器(TMS320F2812)设计出一个压铸机实时监测装置，尝试对传统压铸机控制方式的改进，提高国产压铸机的竞争能力。以提高可靠性为目标，对基于DSP的压铸机实时监测装置进行了软、硬件设计，以期提高压铸质量。其中硬件部分：主要包括模拟量输入输出模块、开关量输入输出模块、通信模块、人机界面模块、存储器扩展模块和系统电源模块等。软件部分：对软件结构进行结构化分析，具体介绍了软件设计总体思想和软件中各功能模块的设计。并对此DSP控制器的可靠性进行了研究，介绍了本控制器设计时所采用的抗干扰技术。
作者对此DSP控制器构成的压铸机监测装置进行了具体分析、设计和试验的研究，初步的试验表明，本控制器可以基本满足压铸机的控制需求，为进一步的研究打好了基础。
关键词：压铸机；DSP；硬件；软件；可靠性

Abstract

Die casting machine which is the die-casting equipment industry is very important, but it commonly used Chinese-made die-casting machine PLC and industrial control computer (PIC) to control, and to switch the order of the vast majority of control-oriented, quality die-casting to be further improved.
This paper studies the use of superior performance DSP processor (TMS320F2812) to design a die-casting machine in real-time monitoring devices, Die casting machine to try the traditional way of improving control, Chinese-made die-casting machine to increase the competitiveness of. To improve the reliability as the target, the die casting machine based on the DSP real-time monitoring devices the software and hardware design, with a view to improve the quality of die-casting. hardware components: the main include analog input and output modules, switch input and output modules, communication modules, human-machine interface module, memory expansion modules, such as power modules and systems.Software components: the structure of software for structural analysis, concrete design software, introduced the general ideas and software design of various functional modules. And the reliability of this DSP controller was studied on the design of the controller used by the anti-jamming technology.
The author of this DSP controller consisting of die-casting machine monitoring device specific analysis, design and test of the research, preliminary tests showed that the controller can basically meet the needs of die-casting machine control, in order to further lay the foundation for the study .
Key words: die-casting machine; DSP; hardware; software; reliability

目录

0  前言 1
1  概述 2
1.1  选题背景及意义 2
1.2  我国压铸工业的发展及现状 2
1.3  国外压铸工业的发展现状 3
1.4  论文的主要内容 5
1.5  本章小结 5
2  压铸机实时监测装置整体设计 6
2.1  系统设计原则与功能要求 6
2.2  系统硬件整体设计 6
2.3  系统软件整体设计 8
2.4  本章小结 9
3  系统硬件电路设计 10
3.1  系统硬件电路整体设计概述 10
3.2  主板模块 11
3.2.1  主控芯片选型 11
3.2.2  电源设计 12
3.2.3  存储器扩展电路设计 12
3.2.4  铁电存储器扩展电路设计 13
3.3  模拟量输入模块 14
3.3.1  传感器选型 15
3.3.2  合型力和油压检测电路设计 16
3.3.3  速度检测电路设计 17
3.4  模拟量输出模块 17
3.5  开关量输入输出模块 18
3.5.1  开关量输入通道 18
3.5.2  开关量输出通道 19
3.6  人机界面模块 20
3.6.1  液晶显示单元 20
3.6.2  键盘电路设计 21
3.7  通信模块 26
3.7.1  RS232通信电路设计 26
3.7.2  RS485通信电路设计 27
3.7.3  USB通信电路设计 28
3.8  本章小结 28
4  系统软件程序设计 29
4.1  系统主程序流程图 29
4.2  数据采集模块设计 30
4.2.1  概述 30
4.2.2  数字滤波 30
4.2.3  A/D初始化函数 32
4.2.4  A/D采样函数 34
4.2.5  基于光电编码器的脉冲信号处理子程序 36
4.3  人机界面模块软件设计 38
4.3.1  人机界面程序流程设计 38
4.3.2  参数设置模块程序流程设计 39
4.3.2  窗口界面显示 40
4.4  数据输出模块软件设计 44
4.5  通信模块软件设计 46
4.6  本章小结 48
5  控制系统的抗干扰措施 49
5.1  概述 49
5.2  干扰源的产生 49
5.3  系统硬件抗干扰措施 50
5.3.1  信号线引入的抗干扰措施 50
5.3.2  电源引入的抗干扰措施 50
5.3.3  接地的抗干扰措施 51
5.3.4  PCB布局时抗干扰措施 51
5.4  系统软件抗干扰措施 53
5.5  本章小结 53
6  系统测试与结果分析 54
6.1  光电编码器计数脉冲检测实验 54
6.2  串口通信实验 56
6.3　键盘电路仿真实验及分析 57
6.3.1  扫描电路的输出仿真波形 57
6.3.2  编码器的仿真波形 57
6.3.3  去抖动电路的仿真波形 58
6.3.4  键盘控制器的整体仿真波形 58
6.4  本章小结 59
7　技术经济分析 60
7.1  系统成本分析 60
7.2  系统可靠性分析 61
7.3  本章小结 61
8  结论 62
致谢 63
参考文献 64
附录A  译文 65
附录B  外文原文 71
附录C  PCB图 83