电池极片轧制与分切设备的控制系统研究

摘要

锂离子电池具有高能量、无污染、不燃爆、可回收的特点,在国家能源战略方面和人们的日常生活方面有着重要的作用。目前电池极片轧制与分切设备的控制系统大多采用PLC作为控制核心,其成本较高。本课题应用嵌入式技术设计控制系统,在保证系统稳定运行和正常生产的前提下,以达到降低成本、简化设备的目的,对电池极片生产设备在市场上的推广有很大的意义。
　　首先,本文分析了电池极片生产设备的组成和生产工艺,提出了应用嵌入式技术设计控制系统的方案。以C8051F020单片机为控制核心,对生产线控制系统进行模块化设计,主要模块包括:纠偏系统模块、张力系统模块、轧机压力控制模块、轧辊缝隙控制模块、切刀位置控制模块等。搭建了控制系统的硬件平台,进行了控制系统软件的设计和上位机的程序的编写。
　　其次,本文对生产线中的多轴问题进行了研究,重点介绍了主从同步控制策略。介绍了基于C8051F020单片机的多轴同步控制器的设计,阐述了单片机输出高速脉冲的原理,分析了带加减速频率输出的实现方法。
　　最后,在实验室环境下对控制系统进行了调试,重点介绍了触摸屏与单片机通讯控制步进电机的实验过程,达到了预想的效果,实现了单片机驱动电机的功能,为控制系统进行现场调试奠定了基础。

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第一章 绪论

§1-1 本课题的研究背景

§1-2 本课题的提出和现有研究水平

§1-3 嵌入式系统简介

§1-4 本课题主要研究的内容

第二章 控制系统的硬件分析与设计

§2-1 电池极片设备的分析

§2-2 电池极片设备控制方案的确定

§2-3 纠偏部分的分析和控制电路的设计

§2-4 收放卷部分的分析和控制电路的设计

§2-5 轧制压力部分的分析和控制电路的设计

§2-6 碾压速度的分析和控制电路的设计

§2-7 轧辊缝隙调整的分析和控制电路的设计

§2-8 分切系统的分析和控制电路的设计

§2-9 其它电路设计

§2-10 本章小结

第三章 控制系统的软件分析与设计

§3-1 总体程序设计

§3-2 纠偏模块程序设计

§3-3 收放卷模块程序设计

§3-4 缝隙调整模块程序设计

§3-5 切刀控制模块程序设计

§3-6 压机压力控制模块程序设计

§3-7 轧辊速度控制模块程序设计

§3-8 上位机程序设计

§3-9 本章小结

第四章 基于单片机的多轴控制的研究

§4-1 多轴控制的简介

§4-2 多轴同步控制技术

§4-3 单片机高速频率输出的原理

§4-4 本章小结

第五章 控制系统的调试与试验

§5-1 基于C8051F020与MCGS对步进电机的联合调试

§5-2 基于C8051F020其他电路的调试

§5-3 本章小结

第六章 总结与展望

§6-1 总结

§6-2 展望

参考文献

附录A C8051F020处理器I/O端口图

附录B 单片机引脚分布表

附录C 控制系统程序清单

致谢

攻读学位期间所取得的相关科研成果