嵌入式数控卷板机控制系统研究

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卷板机是一种广泛使用的板材加工装备,为了满足卷板机加工的高效、高精的要求,卷板机需配备数控系统。目前应用于卷板机上的数控系统多数是采用工业控制计算机和PLC或者是工业控制计算机和运动控制卡开发的,开发成本较高。因嵌入式系统具有成本低、可维护性好等特点,在工业控制领域得到了越来越广泛的应用。因此,本文对采用ARM和CPLD构建的嵌入式数控卷板机控制系统进行了研究。通过对采用液压传动的三辊、四棍卷板机的机械结构、工作原理和控制要求进行了分析,总结出卷板机在控制要求上的共同点,研究了卷板机控制系统应该具备的功能,提出了“ARM+CPLD”的嵌入式卷板机控制系统总体设计方案。根据系统总体设计方案设计控制系统的硬件,对ARM通过并行总线扩展CPLD器件的原理以及通过CPLD扩展开关量输入输出接口、模拟量输入输出接口以及编码器信号输入接口的原理进行了研究,设计出主控制板、数字I/O接口板、模拟量输入输出接口板以及编码器信号接口板,构建出控制系统的硬件平台。基于系统的硬件平台,采用Verilog HDL设计CPLD程序,包括ARM与CPLD通信、数字量输入输出处理、模拟量输入输出处理、编码器信号处理等几个部分,并对各部分程序进行了实验或仿真验证,使通过CPLD扩展的各类硬件接口实现相应的功能。基于以上研究,对嵌入式数控卷板机控制系统的软件进行研究,分析了控制系统的软件结构,并开发了数控系统的人机界面软件、控制软件以及设备驱动程序。最后通过全文的研究,设计一套嵌入式数控卷板机控制系统。
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