网络化多轴同步控制系统的实现

摘要

多轴同步控制在工业控制领域中有着极其广泛的应用，其控制的实时性和精度极大地影响着工业生产。随着“工业4.0”的提出，实现工业生产控制系统的信息化、网络化、分散化，成为未来的发展方向。工业以太网不仅将以太网技术融入到底层网络，使得现场层，控制层和管理层在垂直层面可以很方便的集成，而且实时性较高，将会促使自动化与信息化的融合。本文以“网络化多轴高度同步圆网印花设备的研发”课题为背景，将工业以太网引入其多轴同步控制系统中，以适应今后的发展方向。
　　本文首先对多轴同步控制系统和现场总线中的工业以太网的研究背景及国内外研究现状进行了综述。基于PROFINET总线，设计了圆网印花机控制系统网络化结构。在片上可编程系统（System-on-a-Programmable-Chip，SOPC）上搭建了多轴同步控制系统，对其硬件电路和软件的关键技术进行了设计和实现，并完成了同步控制和PROFINET接口。在硬件方面设计和实现了脉冲采集电路、脉冲驱动电路、PROFINET接口电路和电源模块，软件方面完成了QEP模块、同步控制程序、脉冲发送模块和PROFINET IO设备的程序设计，并验证了同步控制中的前馈补偿算法。
　　最后搭建了相应的实验平台，对QEP模块，脉冲发送模块，数据交换周期和同步精度进行了测试。结果表明，数据更新周期为1ms，速度可达80m/min，且同步精度在0.013mm以内，达到了预定要求。

目录

声明

1 绪论

1.1课题背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3 课题来源与研究意义

1.4 本文的主要研究内容及结构

2 系统的总体设计及理论

2.1 系统总体架构

2.2 多轴同步控制原理

2.3 PROFINET技术

2.4 SOPC技术

2.5本章小结

3 多轴同步控制模块的硬件构建

3.1 脉冲采集电路

3.2 脉冲驱动电路

3.3 PROFINET接口电路

3.4 电源模块

3.5 本章小结

4 多轴同步控制模块的软件设计及算法分析

4.1 多轴同步控制模块程序设计

4.2 现场对花板程序设计

4.3 控制程序中的算法分析与验证

4.4 本章小结

5 实验结果与分析

5.1 实验平台的构建

5.2 实验的测试结果与分析

5.3 其它“跑花”原因

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 课题展望

致谢

参考文献