无线传输技术在大型塑料机械中的应用研究

发布时间：2017-09-28 14:03

  本文关键词：无线传输技术在大型塑料机械中的应用研究

  更多相关文章： 塑料机械 ZigBee技术 STM32F103ZE 模糊PID控制 温度监控

【摘要】：随着我国经济的快速发展、人们生活水平的日益提升,塑料制品不仅广泛用于工农业领域而且成为人们日常生活不可缺少的用品。同时,人们对塑料制品提出了更高的需求,如要求它环保、清洁、卫生、工艺更加精细等等。特别是“十二五”塑料机械产品结构规划提出“绿色”技术,要求使用绿色技术实现节能减排,提高塑料机械的效率。这就对塑料机械的控制技术提出了更高的要求。本文针对塑料机械中注塑机塑化温度的监控问题,选择抗干扰能力强、功耗低、组网灵活的紫蜂(ZigBee)无线技术,设计了一种基于ZigBee无线传输技术的温度监控系统,解决传统塑料机械的温度(塑化温度)监控系统依靠有线通信存在布线量大、扩展性差、检修复杂等缺点,并为塑料机械操作人员创造绿色工作环境。所设计的系统以STM32F103ZE微处理器、CC2530无线射频芯片和ESP8266EX(WiFi模块)为核心,基于ZigBee协议栈(Z-STACK)建立协调器、终端无线收发模块,构建星型局域网。终端节点以CC2530为核心,采用K型热电偶温度传感器和脉冲宽度调制(PWM)交流斩波电路,通过与ZigBee协调器进行无线通信发送实时温度数据、接收温度指令信号,控制固态继电器开关调整电热丝的输出功率(以下简称“调功”)实现温度的实时控制,完成模糊PID控制温度的仿真。通过串口通信方式实现协调器与STM32F103ZE之间的数据通信,并在STM32F103ZE上建立友好的人机界面,在PC(personal computer)终端采用micrsoft visual studio2012设计监控界面实现温度的本地实时监控。另外利用ZigBee协调器和ESP8266EX组建无线网关,通过手机终端APP和云端服务器连接无线网关,实现温度的远程实时监控。实验结果表明系统实现了温度的本地和远程无线监控,其控制精度达到了预期的要求,具有无线传输数据可靠、组网简单、扩展性强、成本低等特点。
【关键词】：塑料机械 ZigBee技术 STM32F103ZE 模糊PID控制 温度监控
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ320.5;TN92
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题研究的背景10-11
• 1.2 国内外塑料机械控制技术的发展现状与趋势11-12
• 1.3 无线技术12-14
• 1.4 课题研究的内容和论文结构安排14-16
• 第2章 塑料机械16-24
• 2.1 塑料机械16-17
• 2.1.1 塑料机械的分类16-17
• 2.2 注塑机的结构及工作流程17-23
• 2.2.1 注塑机塑化系统18-19
• 2.2.2 注塑机工作原理和流程19-20
• 2.2.3 注塑机性能的三要素20-22
• 2.2.4 注塑机塑化温度控制特点22-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第3章 温度控制方法24-34
• 3.1 温度控制方案24
• 3.2 PID控制24-26
• 3.3 模糊PID控制26-33
• 3.3.1 模糊PID控制器的仿真研究30-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第4章 系统总体架构与硬件设计34-49
• 4.1 设计内容分析和设计要求34-35
• 4.2 系统总体设计35-40
• 4.2.1 系统中主要芯片的选择37-38
• 4.2.2 ZigBee网络配置及工作模式38-40
• 4.3 系统硬件设计40-48
• 4.3.1 ZigBee协调器40-42
• 4.3.2 ZigBee终端节点42-45
• 4.3.3 STM32F103ZE上位机45-47
• 4.3.4 WIFI模块47-48
• 4.4 本章小结48-49
• 第5章 系统软件设计49-75
• 5.1 ZigBee技术协议49-58
• 5.1.1 ZigBee协议层49-56
• 5.1.2 Z-STACK协议栈56-58
• 5.2 系统数据帧格式设计58-61
• 5.3 系统软件设计61-74
• 5.3.1 Zigbee协调器节点程序62-66
• 5.3.2 Zigbee终端节点程序66-69
• 5.3.3 无线网关程序69-71
• 5.3.4 STM32上位机程序71-72
• 5.3.5 PC机监控界面及软件设计72-74
• 5.4 本章小结74-75
• 第6章 系统调试与结果分析75-85
• 6.1 系统调试75-82
• 6.2 结果分析82-84
• 6.3 本章小结84-85
• 第7章 总结85-87
• 7.1 全文工作总结85
• 7.2 研究展望85-87
• 参考文献87-91
• 致谢91-92
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果92-93
• 附录 1：ZigBee节点电路图93

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本文编号：936235