基于双层网络的玻璃基板自动检测仪器控制系统设计

发布时间：2020-03-27 11:12

【摘要】：在平板显示产业蓬勃发展的今天,对玻璃基板的自动光学检测仪器的需求及系统要求日益提高。而其运动控制系统决定了整个仪器性能。目前方案几乎都采用工业电脑、运动控制卡和PLC的互相组合来实现,但系统存在成本高、布线繁琐和线路调试检修麻烦等缺点。因此本文设计了一种有线+无线的分布式网络控制模型,并完成了相关硬件及软件的研发。本控制系统包括监控平台、采集控制终端和电机控制终端三大单元。监控平台作为Modbus网络的主机,控制作为从机的采集控制终端和电机控制终端,而采集控制终端包括Modbus转ZigBee网关和ZigBee终端设备,网关和ZigBee终端设备之间是通过ZigBee无线网络进行数据通信的。本文分别研究了三大控制单元的硬件架构,针对监控平台和电机控制终端,提出以高性能的STM32F4微控制器作为核心的控制电路板方案,针对采集控制终端,选用集成了RF和MCU的片上系统解决方案CC2530,其具有低成本低功耗的特性。硬件设计上采用模块化方法,同时充分考虑工业应用要求,选用工业级芯片,并对输入输出接口进行隔离设计。软件设计上,使用C语言完成软件系统各层次代码编写,降低研发难度和成本;在STM32F4上裁剪并移植了μC/OS-III实时操作系统以及Modbus主从协议栈,并将Modbus从机协议栈移植到运行有ZigBee协议栈Z-Stack的CC2530上;设计了适用本系统的通信协议,包括依托Modbus协议开发的电机控制端和采集控制端通信协议,以及依托Z-Stack和Modbus开发的Modbus转ZigBee网关与ZigBee终端节点之间的通信协议;完成了监控平台的人机界面显示及控制、电机控制终端和采集控制终端相关软件的编写。最后,配合Modbus协议调试助手及示波器测试验证了控制系统各个单元的功能。结果表明设计可满足玻璃基板自动检测系统的运动控制需求,所以本研究是有线和无线融合控制下的一次有益探索。
【图文】：

第二章 控制系统相关技术综述ee 协议架构e 无线网络协议层见图 2.1。ZigBee 协议层是基于国际标准化组织统互联（OSI）基本参考模型。ISO/OSI 模型有 7 层，但是 ZigB建低功耗、低数据率无线网络而言所必须的层。ZigBee 协议分E 802.15.4 定义了 PHY（物理层）和 MAC（介质访问层）技术定义了 NWK（网络层）、APS（应用程序支持子层）、APL（2]。

（a）广播 （b）组播 （c）单播图 2.2 ZigBee 通信机制Fig 2.2 ZigBee communication mechanism设备角色Bee规范定义了三种设备角色：ZigBee协调器（IEEE 802.15.4 PAN路由器（IEEE 802.15.4 协调器）、ZigBee 终端设备（IEEE 802.15路由器必须是 FFD，而终端设备可以是 FFD，也可以是 RFD。Bee 协调器是启动和配置网络的一种设备。协调器可以保持间接寻，，支持关联，同时还能设计信任中心和执行其他的活动。协调器作以及保持同网络其他设备的通信。在一个 ZigBee 网络中只允协调器。Bee 路由器是实现扩展网络及路由消息功能的一种设备。ZigBee gBee 协调器创建的网络中，负责数据的转发。一个路由节点可以或者终端节点通信。ZigBee 路由器只存在树状网络和网状网络中
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH86

【参考文献】

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本文编号：2602884