远程吊钩式抛丸机智能控制系统的设计与实现
发布时间：2021-11-05 01:51
抛丸机作为一种铸件表面清理强化的设备,在各个领域内得到广泛应用,根据铸件承载结构不同,抛丸机分滚筒式、履带式、吊钩式等类型。随着抛丸技术的应用越来越广泛,工业上对抛丸清理设备也提出了更高的要求,本课题以山东开泰集团为合作平台,针对KT-7100系列的吊钩式抛丸机,开发的一套远程智能控制系统。相比于当前的控制方式,本控制系统具有集成度高、成本低、操作简单灵活等特点。本课题采用结合现场要求进行需求分析、数据计算、修复改进的方法,以远程智能控制为主线,利用以上设计思路,确保该控制系统既能符合理论要求,又能适应现场环境并加以应用。本论文首先讲述了抛丸机结构原理,本课题所设计的控制系统的优势所在。根据现场工程师提出的具体需求,完成控制系统框架搭建和功能实现。其中控制器是以STM8S207为核心控制单元,完成开关量的输入输出控制,抛丸机堵转报警,自动流程控制。以STM32F407为控制核心的图像识别模块,利用改进的Bernsen算法实现对抛丸机状态的处理和识别,完成对抛丸机的状态监控,通过GPRS模块实现对抛丸机的远程控制。完成了方案设计、器件选型、电路设计、程序调试、现场测试等相关工作。本课题针...
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
吊钩式抛丸机结构图
远程吊钩式抛丸机智能控制系统的设计与实现12集于一体，以及多功能的外设接口，并且加入了多种特殊功能，很大程度提升了芯片的稳定性和可靠性，芯片内部集成的存储控制器（包括EEPROM）可以简化应用仿真[21]。STM8S系列产品价格低，大大降低了抛丸机控制器的成本，缩短系统开发周期，提高处理性能。该芯片最大特点是抗干扰能力强，适合交恶劣的现场环境。芯片具有128K程序存储器，80个管脚，68个I/O，主控制器不需要再扩展I/O芯片。不足之处是具有2个串行口，本集成控制系统需要需要三个串行口，故需要将一个串行口通过一个多路开关一扩二。时钟电路选用外部有源晶振，最高可达16M，保证控制器运行速率。JLINK通过SWIM管脚可实现对控制器的在线调试[22]。原理图设计如下图3.2所示。图3.2控制器原理图
济南大学硕士学位论文13电源部分采用双路隔离输出的电源模块，12V/1.5A和5V/2A。电源的输入部分增加了EMC、EMI标准设计，抗干扰能力强。宽电压输入范围（85-264VAC或110-370VDC），输出有12V和5V两路，分别供控制器和液晶屏使用，两路控制进行共地处理。12V电路经过L7815给单片机及相关电路供电，与外围电路进行了隔离，如下图3.3所示。图3.3电源模块电路输入部分电路设计了16路输入，如图3.4所示。针对外部设备的开关量状态，抛丸机控制器需要进行检测控制指令发出之后，决定相应开关是否动作。当外部设备上电工作时，输入端为12V，经过稳压、滤波等电路后，单片机可检测到5.0V高电平，如果设备没有上电，则单片机检测为低电平。图3.4输入滤波电路由于现场环境复杂，故增加了抗干扰电路，除了采用U1(TLP181)光电隔离电路外，在输入端还增加了限流电阻R1；稳压二极管D1(BZX84C)用来确保外部输入电压达到一定范围；为防止串模和共模干扰，瓷片电容C1和电解质电容C2对高频和低频干扰信号滤波。16路输入电路均相同，指定1路（暂定7路）为提升机电机堵转检测，设为故障报警电路。16路输出电路原理均一样，如图3.5所示，单片机输出信号经过锁存器74H
【参考文献】：
期刊论文
[1]模糊聚类算法在船舶图像分割中的应用[J]. 胡伟强,鹿艳晶. 舰船科学技术. 2019(10)
[2]基于以太网抛丸机的远程控制系统[J]. 王悦. 工业控制计算机. 2018(06)
[3]基于PLC的抛丸机控制系统[J]. 郑辉,郭唤唤. 智慧工厂. 2018(04)
[4]基于Lab空间的K均值聚类彩色图像分割[J]. 吴迪,刘伟峰,胡胜,胡灵芝,胡俊华. 电子科技. 2017(10)
[5]GPRS技术在无线传输数据中的运用[J]. 陈仕聪. 电子技术与软件工程. 2017(12)
[6]基于Lab空间和K-Means聚类的叶片分割算法研究[J]. 邹秋霞,杨林楠,彭琳,郑强. 农机化研究. 2015(09)
[7]一种单行程吊钩式抛丸机自动送料机的结构设计与控制[J]. 修学强. 机床与液压. 2015(09)
[8]基于STM32的嵌入式无线遥控系统的设计与实现[J]. 蒋中俊,史铁刚,胡潇洒,王学,赵顺顺,余粟. 科技资讯. 2015(10)
[9]基于STM32的物联网嵌入式网关的设计[J]. 李晓丹. 计算机工程与应用. 2015(04)
[10]基于ADS8341与ARM的数据采集模块接口设计[J]. 韩卫洁,陈江锋,董兴,田军. 现代电子技术. 2014(24)
硕士论文
[1]圆盘抛丸机控制系统的设计与实现[D]. 刘发明.电子科技大学 2018
[2]基于WinCC的抛丸机工控系统的设计与实现[D]. 王祎斐.大连理工大学 2018
[3]基于TMS320DM368高清视频采集系统的设计与研究[D]. 雷春盛.东南大学 2015
[4]转轨道式自动抛丸机设计[D]. 韩强.山东大学 2011
本文编号：3476830
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
吊钩式抛丸机结构图
远程吊钩式抛丸机智能控制系统的设计与实现12集于一体，以及多功能的外设接口，并且加入了多种特殊功能，很大程度提升了芯片的稳定性和可靠性，芯片内部集成的存储控制器（包括EEPROM）可以简化应用仿真[21]。STM8S系列产品价格低，大大降低了抛丸机控制器的成本，缩短系统开发周期，提高处理性能。该芯片最大特点是抗干扰能力强，适合交恶劣的现场环境。芯片具有128K程序存储器，80个管脚，68个I/O，主控制器不需要再扩展I/O芯片。不足之处是具有2个串行口，本集成控制系统需要需要三个串行口，故需要将一个串行口通过一个多路开关一扩二。时钟电路选用外部有源晶振，最高可达16M，保证控制器运行速率。JLINK通过SWIM管脚可实现对控制器的在线调试[22]。原理图设计如下图3.2所示。图3.2控制器原理图
济南大学硕士学位论文13电源部分采用双路隔离输出的电源模块，12V/1.5A和5V/2A。电源的输入部分增加了EMC、EMI标准设计，抗干扰能力强。宽电压输入范围（85-264VAC或110-370VDC），输出有12V和5V两路，分别供控制器和液晶屏使用，两路控制进行共地处理。12V电路经过L7815给单片机及相关电路供电，与外围电路进行了隔离，如下图3.3所示。图3.3电源模块电路输入部分电路设计了16路输入，如图3.4所示。针对外部设备的开关量状态，抛丸机控制器需要进行检测控制指令发出之后，决定相应开关是否动作。当外部设备上电工作时，输入端为12V，经过稳压、滤波等电路后，单片机可检测到5.0V高电平，如果设备没有上电，则单片机检测为低电平。图3.4输入滤波电路由于现场环境复杂，故增加了抗干扰电路，除了采用U1(TLP181)光电隔离电路外，在输入端还增加了限流电阻R1；稳压二极管D1(BZX84C)用来确保外部输入电压达到一定范围；为防止串模和共模干扰，瓷片电容C1和电解质电容C2对高频和低频干扰信号滤波。16路输入电路均相同，指定1路（暂定7路）为提升机电机堵转检测，设为故障报警电路。16路输出电路原理均一样，如图3.5所示，单片机输出信号经过锁存器74H
【参考文献】：
期刊论文
[1]模糊聚类算法在船舶图像分割中的应用[J]. 胡伟强,鹿艳晶. 舰船科学技术. 2019(10)
[2]基于以太网抛丸机的远程控制系统[J]. 王悦. 工业控制计算机. 2018(06)
[3]基于PLC的抛丸机控制系统[J]. 郑辉,郭唤唤. 智慧工厂. 2018(04)
[4]基于Lab空间的K均值聚类彩色图像分割[J]. 吴迪,刘伟峰,胡胜,胡灵芝,胡俊华. 电子科技. 2017(10)
[5]GPRS技术在无线传输数据中的运用[J]. 陈仕聪. 电子技术与软件工程. 2017(12)
[6]基于Lab空间和K-Means聚类的叶片分割算法研究[J]. 邹秋霞,杨林楠,彭琳,郑强. 农机化研究. 2015(09)
[7]一种单行程吊钩式抛丸机自动送料机的结构设计与控制[J]. 修学强. 机床与液压. 2015(09)
[8]基于STM32的嵌入式无线遥控系统的设计与实现[J]. 蒋中俊,史铁刚,胡潇洒,王学,赵顺顺,余粟. 科技资讯. 2015(10)
[9]基于STM32的物联网嵌入式网关的设计[J]. 李晓丹. 计算机工程与应用. 2015(04)
[10]基于ADS8341与ARM的数据采集模块接口设计[J]. 韩卫洁,陈江锋,董兴,田军. 现代电子技术. 2014(24)
硕士论文
[1]圆盘抛丸机控制系统的设计与实现[D]. 刘发明.电子科技大学 2018
[2]基于WinCC的抛丸机工控系统的设计与实现[D]. 王祎斐.大连理工大学 2018
[3]基于TMS320DM368高清视频采集系统的设计与研究[D]. 雷春盛.东南大学 2015
[4]转轨道式自动抛丸机设计[D]. 韩强.山东大学 2011
本文编号：3476830
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