电脑提花大圆机控制系统的研究与开发

摘要

随着人们生活水平的不断提高，对于各种服饰面料的选择及要求也越来越多。大圆机涉及计算机、机械、电子、控制等诸多领域，是一种典型的复杂机电一体化产品。传统的基于单片机和工控机控制方式的大圆机控制系统已经逐渐无法满足需求。
　　随着微电子技术及变频技术的快速发展，本文在对三功位电脑单面提花大圆机整体系统的功能和控制方面进行分析的基础上，研发了一个以PLC+ARM为核心的中高档针织设备的控制系统。其中，对大圆机转速系统也进行了研究开发。最后，结合了大圆机选针机构机械原理，以及外围元器件的特性，针对选针器控制系统做了应用性的研究。主要研究内容如下：
　　1.分析了大圆机的机械系统，选用S7-200 PLC作为大圆机控制器，结合其硬件特点，运用STEP7-Micro/WIN编程软件对大圆机各种运行模式进行了编程设计。
　　2.构建了大圆机转速传动系统的数学模型，并对转速驱动控制系统也进行了分析建模，并运用模糊PID控制算法对转速控制系统进行控制，最后对其中主要元器件编码器的运用也做了研究分析。
　　3.对电脑提花大圆机的组成及编织原理做了详细的分析，重点阐述了选针器的选针原理，研究了其组成部分压电陶瓷片的结构和选针机构。基于STM32F103RB主控芯片，设计了选针机构的驱动电路，采用 C语言对其驱动程序进行设计。最后，针对大圆机编织选针动作的同步做了理论分析与研究。
　　4.最后，主要设计了S7-200PLC与MM440变频器，PLC与ARM控制器之间通信过程的实现，包括通信协议的选择、参数设置、通信方法以及程序设计等重要内容。
　　与传统的基于单片机的大圆机控制系统相比，基于此设计方案实现的控制系统具有高性能、高集成度和高稳定性等特点，具有很广的实用价值及市场前景。

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第一章 绪论

1.1 三功位电脑单面提花大圆机概况

1.2 课题来源、研究内容及论文结构

1.3 本章小结

第二章 电脑提花大圆机工作过程与控制系统总体开发

2.1 大圆机及其编织工艺分析

2.2 编织原理及走针轨迹

2.3 大圆机控制系统总体框架构建

2.4 本章小结

第三章 基于PLC的控制系统研发

3.1 硬件控制方案选择

3.2 硬件系统的设计

3.3 软件系统的设计

3.4 本章小结

第四章 转速控制系统开发

4.1 传动系统数学模型分析

4.2 控制算法介绍

4.3 转速闭环控制系统研究

4.4 大圆机控制系统中的编码器研究

4.5 本章小结

第五章 基于ARM的选针器控制系统研发

5.1 选针器概况

5.2 压电陶瓷式选针器的工作原理及驱动设计

5.3 选针机构的控制系统及测试程序研究

5.4 大圆机编织选针动作的同步

5.5本章小结

第六章 系统的通讯设计

6.1 PLC与变频器的通讯

6.2 ARM和S7-200的Modbus通讯

6.3 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢