基于ARM的螺旋给料机智能控制器设计

摘要

在很多工业系统中,都会使用各种不同类型的给料设备,用来将各种原材料输送到指定的位置。螺旋给料机就是其中一种,主要用于在多种原料配料的自动配料过程中传送各种颗粒或者粉末状等流动性较差的物料。螺旋给料机由于结构简单、密封性好、适应能力强等优点在现代工业领域中被广泛使用,但目前一直缺乏专门针对螺旋给料机的控制器的研究。
　　本文结合螺旋给料机的特点和实际应用需要,在研究了国内外的关于螺旋给料机的控制和保护方法之后,总结设计出了一种以ARM为核心的螺旋给料机控制系统。在理论方面,本文详细介绍了几种异步电机的控制方法的发展和现状,对其进行多方面的比较,并且针对螺旋给料机低转速控制的需求重点分析了直接转矩的控制方法,使系统在低速时仍可以保持较好的特性。除此之外,本文深入分析了电机故障诊断技术的原理和方法,提出了合理的电动机综合保护方案,从而实现对螺旋给料机常见故障的综合诊断。在硬件系统设计方面,本文采用ARM9系列控制器,介绍了ARM微处理器的体系结构,描述了主控模块,其运行速度快,能够完成复杂的控制算法,建立高精度的控制系统,使直接转矩控制系统的实现成为可能。以S3C2440为核心,结合波形发生器集成电路,设计了系统的主电路和控制电路,实现了一套基于直接转矩控制的变频调速系统。在软件设计方面,根据电动机控制和故障诊断的需求本文采用Linux作为嵌入式操作系统,并针对ARM硬件平台完成了对交叉编译工具链,Bootloader,操作系统内核以及根文件系统的定制。使用C语言实现了直接转矩控制,并且完成了电动机故障诊断功能。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 选题背景

1.2 螺旋给料机常用驱动电动机的比较与选择

1.3 交流异步电机调速的研究现状

1.4 系统设计原则和目标

1.5 本课题的技术路线

第2章 异步电动机控制技术

2.1 异步电动机的结构和原理

2.2 异步电动机的电磁转矩

2.3 异步电动机的关键控制环节

2.3.1 软启动

2.3.2 异步电动机调速原理

2.3.3 直接转矩控制

2.4 本章小结

第3章 电动机的保护和诊断

3.1 电动机保护原理

3.1.1 对称分量法

3.1.2 零、负序电流分量检测

3.2 电动机故障类型

3.3 电动机保护方案

3.4 电动机保护逻辑

3.4.1 堵转保护

3.4.2 电流速断保护

3.4.3 过负荷保护

3.4.4 接地保护

3.4.5 低压保护

3.5 本章小结

第4章 基于ARM的系统硬件设计

4.1 关键器件选型

4.2 主电路设计

4.2.1 主电路的工作原理

4.2.2 主电路器件参数选择

4.3 控制电路设计

4.4 本章小结

第5章 控制器软件设计

5.1 嵌入式操作系统的选择

5.2 软件开发关键技术

5.2.1 交叉编译环境

5.2.2 Bootloader移植

5.3 系统软件实现的功能

5.4 系统软件设计

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

作者在攻读硕士学位器件公开发表的学术论文

致谢