带PROFIBUS总线接口的电动执行机构的设计与开发

发布时间：2017-10-19 02:00

  本文关键词：带PROFIBUS总线接口的电动执行机构的设计与开发

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【摘要】：电动执行机构是自动控制系统中的重要终端控制元件,对自动控制系统的调节品质和稳定性以及安全性有着重要的影响。目前,我国工业控制领域中电动执行机构控制存在精度低、死区大、无网络通讯功能等缺点,无法满足现代工业控制的要求。随着现场总线技术和智能控制技术的发展,更加智能化和网络化的电动执行机构势必将成为主流发展方向。因此,带PROFIBUS总线接口的电动执行机构的设计与开发,成为一个非常具有实际应用价值的课题。本文首先对电动执行机构的主控制电路和系统软件进行总体设计。电动执行机构的主控制硬件电路主要包括电源模块、电机控制模块、液晶屏显示模块、电机保护模块、IO接口模块以及调试模块。以电动执行机构硬件平台为基础,采用模块化应用程序设计,将整个软件设计分为人机交互模块设计、通讯模块设计、电机控制模块设计和保护功能模块设计四大部分进行详细阐述,实现了与PROFIBUS接口通讯、电机控制、运行参数状态显示、就地/远控操作、电机保护、参数组态设置和重要运行参数统计等功能。当电动执行机构带有PROFIBUS接口时,它就成为现场总线控制系统中的一个网络从站,与上层控制系统完成通讯和控制功能。本文采用PROFIBUS专用集成电路VPC3+C完成了通讯接口的设计,实现了上位机与电动执行机构通讯数据的接收与发送、PROFIBUS状态的获取、响应VPC3+C各种中断以及诊断、参数设定和组态设置等功能。并且搭建PROFIBUS总线网络,测试电动执行机构相应的功能,实验结果表明本文设计的电动执行机构能够实现PROFIBUS总线通讯功能。最后,本文采用模糊理论和BP神经网络相结合的方式对执行机构进行故障诊断。针对电动执行机构故障进行分析和特征提取,引入模糊逻辑的概念,构造了模糊神经网络,并进行电动执行机构的故障诊断仿真。仿真结果表明模糊神经网络的泛化能力和学习能力能够成功很好的对电动执行机构进行故障诊断。
【关键词】：电动执行机构 PROFIBUS接口 模糊神经网络 故障诊断
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 选题意义和背景10-11
• 1.2 国内外研究现状及发展动态分析11-12
• 1.3 论文的主要工作12-14
• 第2章 总线型电动执行机构硬件设计14-21
• 2.1 电源模块设计15
• 2.2 电机控制模块设计15-17
• 2.3 液晶屏模块设计17-18
• 2.4 电机保护模块设计18
• 2.5 IO接口模块设计18-19
• 2.6 调试模块设计19-20
• 2.7 铁电存储模块设计20
• 2.8 本章小结20-21
• 第3章 总线型电动执行机构软件设计21-38
• 3.1 执行器控制系统总体设计方案21-22
• 3.2 系统的初始化22-23
• 3.3 人机交互模块23-25
• 3.4 电机控制模块25-30
• 3.4.1 就地操作25-27
• 3.4.2 远控模式27-29
• 3.4.3 组态设置29-30
• 3.5 通讯模块30-33
• 3.6 保护模块33-36
• 3.6.1 力矩检测33-34
• 3.6.2 过力矩保护和缺相保护34-35
• 3.6.3 电机过温保护35-36
• 3.6.4 自动相序调整保护36
• 3.7 本章小结36-38
• 第4章 基于VPC3+C的Profibus-DP接口设计38-54
• 4.1 Profibus-DP接口硬件设计38-40
• 4.2 Profibus-DP接口软件设计40-49
• 4.2.1 Profibus-DP从站状态机40-41
• 4.2.2 VPC3+C初始化41-42
• 4.2.3 通信数据的接收和发送42-43
• 4.2.4 中断处理模块43-46
• 4.2.5 GSD文件的编写46-49
• 4.3 Profibus总线通信测试49-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第5章 电动执行机构故障诊断实例仿真54-70
• 5.1 人工神经网络及BP神经网络54-56
• 5.1.1 人工神经网络54-55
• 5.1.2 BP神经网络55-56
• 5.2 模糊理论56-59
• 5.2.1 模糊集合56-57
• 5.2.2 隶属度函数57-58
• 5.2.3 模糊逻辑系统58-59
• 5.3 模糊神经网络59-61
• 5.4 执行机构故障分析61-64
• 5.4.1 故障种类和特征信息的提取61-62
• 5.4.2 故障分析62-64
• 5.5 执行机构故障诊断实例64-69
• 5.6 本章小结69-70
• 第6章 总结与展望70-72
• 6.1 本文总结70
• 6.2 展望70-72
• 参考文献72-75
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果75-76
• 致谢76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1058391