基于赋时Petri网的高温高压筒子纱染色机控制方法研究

摘要

随着我国染整行业的快速发展，新型染色工艺与设备不断出现，但染整机械控制系统的高端产品几乎由国外产品垄断，我国染整机械市场面临巨大的挑战。
　　 在分析目前染整设备及漂染技术领域相关情况基础上，本文提出：高温高压筒子纱染色机脉流漂染技术，基于赋时Petri网的高温高压筒子纱染色机控制方法研究，高温高压筒子纱染色机上位机控制器硬件设计及软件设计方法。以上三个部分内容的研究有利于克服传统筒子纱漂染技术缺陷，将工艺流程当成一种数学模型有利于工艺流程计算机程序的实现，其上位机控制器的开发研究能进一步提高染色自动化水平，进而取代国外产品。
　　 本文将染纱过程中各工序段染机水泵的恒转速状况，改为脉流式转速，并且对应于各染色工序不同阶段均给出其漂染频率特性曲线。脉流波呈平稳的上升或下降变化，大幅减少高压水流对纱线的长时间冲击而导致的纱线发毛甚至断纱；较大的改善染液与纤维的交换效果，减少由于染液与纤维交换接触不充分而导致的色花、层差等疵品的产生。达到染液、助剂液的最佳渗透吸收和最大限度节省电能的目的。
　　 以高温高压筒子纱染色机脉流漂染工艺流程为背景，提出基于面向对象技术的赋时Petri网模型控制任务定义方法，并将其运用于高温高压筒子纱染色机脉流漂染工艺流程建模当中。设计出相应控制子任务的赋时Petri网模型，并应用仿真软件对所建立模型进行仿真，最后由各控制子任务组成脉流漂染工艺流程的赋时Petri网模型。借助赋时Petri网的图形表示能力，能够较好地描述工艺流程的并发、顺序等时间约束关系，加强控制的目的性，表明了建模方法的可行性。
　　 本文第六、第七章分别讨论高温高压筒子纱染色机上位机控制器硬件设计与软件设计。硬件采用S3C2440A（ARM9内核）作为上位机控制器处理核心，按照染整设备硬件需求量搭建控制系统外围电路。采用嵌入式操作系统Linux与QT-Embeded图形库来组建上位机控制器软件开发平台。最后本文针对ARM+Linux嵌入式开发平台进行7寸液晶屏驱动程序的移植。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：主要符号表

声明

第一章 绪论

1.1 问题的提出及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国内外染整新技术

1.2.2 国内外染整设备

1.3 课题研究的背景、目的和主要研究内容

1.3.1 课题研究的背景

1.3.2 课题研究的目的

1.3.3 课题研究的主要内容

1.3.4 各章的内容分布

1.4 研究方法、技术路线

1.4.1 研究方法

1.4.2 技术路线

1.5 本章小结

第二章 高温高压筒子纱染色机原理及其脉流漂染技术

2.1 高温高压筒子纱染色机基本结构及工作原理

2.1.1 高温高压筒子纱染色机基本结构

2.1.2 高温高压筒子纱染色机工作原理

2.1.3 高温高压筒子纱染色机工艺流程简介

2.2 传统筒子纱染色机存在缺陷及新型控制策略

2.3 高温高压筒子纱漂染原理

2.4 高温高压筒子纱脉流漂染方法

2.5 高温高压筒子纱脉流漂染工艺流程

2.6 高温高压筒子纱脉流漂染控制装置

2.7 结论分析

2.8 本章小结

第三章 筒子纱脉流漂染工艺赋时Petri网建模方法研究

3.1 引言

3.2 高温高压筒子纱染色机Petri网名词术语

3.2.1 筒子纱染色机Petri网的描述

3.2.2 筒子纱Petri网的基本结构

3.2.3 Petri网的扩展形式

3.3 基于赋时Petri网的高温高压筒子纱脉流漂染工艺流程建模方法

3.3.1 赋时Petri网的基本概念

3.3.2 Petri网控制器结构

3.3.3 赋时Petri网与面向对象技术的结合

3.3.4 面向对象技术的赋时Petri网模型控制任务定义

3.3.5 赋时Petri网的仿真环境

3.4 本章小结

第四章 基于赋时Petri网的高温高压筒子纱染色机脉流漂染工艺建模与仿真

4.1 前言

4.2 赋时Petri网建模步骤

4.3 基于赋时Petri网的高温高压筒子纱染色机工艺流程建模

4.3.1 染色过程控制任务划分

4.3.2 基于赋时Petri网的各控制任务建模及仿真

4.3.3 基于赋时Petri网的脉流漂染工艺流程模型图

4.4 本章小结

第五章 高温高压筒子纱染色机控制系统硬件设计与实现

5.1 前言

5.2 高温高压筒子纱染色机控制功能分析及总体控制任务

5.2.1 高温高压筒子纱染色机功能分析

5.2.2 高温高压筒子纱染色机各个工艺过程所涉及控制元件

5.2.3 高温高压筒子纱染色机总体控制方案

5.3 高温高压筒子纱染色机上位机控制系统硬软件需求

5.3.1 硬件需求

5.3.2 软件需求

5.3.3 S3C2440A芯片简介

5.4 基于ARM的高温高压筒子纱染色机上位机核心电路设计

5.4.1 核心板电路

5.4.2 底板电路

5.5 基于PIC18F6621以太网模块的高温高压筒子纱染色机监控系统

5.5.1 引言

5.5.2 高温高压筒子纱染色机远程监控系统总体结构

5.5.3 高温高压筒子纱染色机远程监控系统硬件电路设计

5.5.4 高温高压筒子纱染色机远程监控系统软件设计

5.6 硬件设计中应注意的问题

5.7 本章小结

第六章 高温高压筒子纱染色机上位机控制系统软件设计

6.1 控制系统软件总体框架

6.1.1 用户交互界面

6.1.2 染色工艺顺序动作控制

6.1.3 故障报警任务

6.2 ARM+Linux的开发流程

6.2.1 嵌入式Linux的特点

6.2.2 嵌入式Linux内核结构

6.2.3 嵌入式控制系统开发环境的构建

6.3 基于Linux的高温高压筒子纱染色机控制系统多任务调度方法

6.3.1 高温高压筒子纱染色机控制系统多任务调度方案

6.3.2 高温高压筒子纱染色机控制系统多任务通信方法

6.4 LCD液晶显示屏驱动程序移植

6.4.1 S3C2440A的LCD控制器

6.4.2 基于S3C2440A 的LCD驱动程序移植

6.5 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢