專利名稱：導(dǎo)管端頭旋壓控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)電一體化中的數(shù)字控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種導(dǎo)管端頭旋壓控制器。
背景技術(shù)：
導(dǎo)管端頭旋壓裝置是加工航空油路管道的專用加工設(shè)備，目前控制器都是從國(guó)外 進(jìn)口的，而且控制器集中在利用當(dāng)前已經(jīng)很成熟的工業(yè)PC機(jī)的軟、硬件平臺(tái)，基于工業(yè)PC 機(jī)的旋壓設(shè)備控制器在結(jié)構(gòu)和性能上都存在很大的局限性。主要體現(xiàn)在1)、通用性強(qiáng)，但 針對(duì)性不夠，傳統(tǒng)的旋壓設(shè)備都采用目前成熟的通用軟硬件計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，這種基于PC架構(gòu) 的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)就考慮的就是通用性能和兼容性能，不是專門針對(duì)旋壓設(shè)備控 制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，這樣一來(lái)，造成的局面就是過(guò)多的耗用了軟硬件資源，為了考慮全面而犧 牲了局部性能，沒有針對(duì)旋壓設(shè)備控制的特殊性進(jìn)行考慮，而當(dāng)運(yùn)用于專門的旋壓設(shè)備控 制系統(tǒng)時(shí)，顯得專業(yè)性不足。2)、通用工業(yè)PC計(jì)算機(jī)模式的開放式旋壓控制系統(tǒng)不能很好 保證實(shí)時(shí)性和可靠性，工業(yè)PC計(jì)算機(jī)在運(yùn)行時(shí)由于采用通用的操作系統(tǒng)，占用了很大的系 統(tǒng)資源，與旋壓設(shè)備無(wú)關(guān)的任務(wù)可能占了系統(tǒng)更多的工作份額，它們干擾著系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)加 工的及時(shí)響應(yīng)，降低了系統(tǒng)對(duì)重要控制時(shí)間的處理速度，增加了系統(tǒng)運(yùn)行開銷，這些都會(huì)導(dǎo) 致系統(tǒng)的不穩(wěn)定。3)、系統(tǒng)復(fù)雜，成本過(guò)高，工業(yè)PC硬件復(fù)雜，并且生產(chǎn)成本較高，軟件成本 更高。再加上控制設(shè)備，使得整個(gè)系統(tǒng)的軟硬件成本很難承受。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種導(dǎo)管端頭旋壓控制器，解決了現(xiàn)有技術(shù)中通用性 強(qiáng)，針對(duì)性不夠；實(shí)時(shí)性和可靠性不足，系統(tǒng)復(fù)雜，成本過(guò)高的問題。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是，一種導(dǎo)管端頭旋壓控制器，包括力矩傳感器和 電源模塊，力矩傳感器依次通過(guò)AD檢測(cè)模塊、接口芯片與主控制器連接，電源模塊也與主 控制器連接，主控制器的內(nèi)部包括有預(yù)先設(shè)置用戶程序的嵌入式CPU、嵌入式Flash和嵌入 式SRAM，以及兩個(gè)對(duì)外接口，即RS232接口和JTAG接口，主控制器與PLD控制器及蜂鳴器指 示燈分別連接。本實(shí)用新型的導(dǎo)管端頭旋壓控制器，其特征還在于所述PLD控制器采用帶PLC的觸摸屏控制的MT800觸摸屏顯示模塊。所述嵌入式CPU采用基于CortexTM-M3的ARM核處理器STM32F 103。所述嵌入式CPU中內(nèi)置ucOS-II操作系統(tǒng)。本實(shí)用新型的導(dǎo)管端頭旋壓控制器，針對(duì)不同的旋壓設(shè)備，不同的加工對(duì)象，不同 的控制電機(jī)，能夠靈活地選取和配置不同功能的嵌入式模塊以及各種簡(jiǎn)易數(shù)控軟件程序， 降低了系統(tǒng)的體積和成本；提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性和可重用性，具有良好的應(yīng)用價(jià)值 及前景。
圖1是本實(shí)用新型裝置硬件結(jié)構(gòu)整體框圖。圖中，1.力矩傳感器，2.AD檢測(cè)模塊，3.接口芯片，4.電源模塊，5.主控制器， 6. PLD控制器，7.嵌入式CPU，8. RS232接口，9. JTAG接口，10.蜂鳴器指示燈，11.嵌入式 Flash, 12.嵌入式 SRAM。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖1，本實(shí)用新型的導(dǎo)管端頭旋壓控制器的結(jié)構(gòu)是，包括力矩傳感器1和電源 模塊4，力矩傳感器1依次通過(guò)AD檢測(cè)模塊2、接口芯片3與主控制器5連接，電源模塊4 也與主控制器5連接，主控制器5的內(nèi)部包括有預(yù)先設(shè)置用戶程序的嵌入式CPU7、嵌入式 Flashll和嵌入式SRAM12，以及兩個(gè)對(duì)外接口，即RS232接口 8和JTAG接口 9，主控制器5 與PLD控制器6及蜂鳴器指示燈10分別連接，PLD控制器6采用RS485數(shù)據(jù)線與執(zhí)行電機(jī) 連接。PLD控制器6采用帶PLC的觸摸屏控制的MT800觸摸屏顯示模塊。嵌入式CPU7與 嵌入式Flashll、嵌入式SRAM12連接，還包括與嵌入式CPU7相連的系統(tǒng)擴(kuò)展總線。由于嵌入式CPU7采用基于CortexTM-M3的ARM核處理器STM32F103，工作在 72MHz。512KB的嵌入式Flashll，可用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。48KB的嵌入式SRAM12可以以 CPU時(shí)鐘速度進(jìn)行讀/寫(不帶等待狀態(tài))。ARM處理器采用STM32F103的32位處理器作 為主控芯片。它是基于CorteXTM-M3的ARM核，具有高性能的32位運(yùn)算能力，價(jià)格和傳統(tǒng) 的8位和16位器件的差不多，而且外圍管腳較少，特別適合于工業(yè)控制。由于STM32F103 是個(gè)片上系統(tǒng)，包括512K的程序存儲(chǔ)器，64K的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，5路串口。因此對(duì)于旋壓控制 系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，只要加入相應(yīng)的控制電路，就可以滿足本系統(tǒng)的硬件要求，大大減少了硬件設(shè)計(jì) 的周期。STM32F103由于是32位的處理器，處理速度可以達(dá)到72MHz，提高了旋壓控制算法 的處理能力和相應(yīng)速度。本實(shí)用新型的裝置工作原理是，力矩傳感器1實(shí)時(shí)采集旋壓數(shù)據(jù)給AD檢測(cè)模塊2， AD檢測(cè)模塊2進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換后通過(guò)接口芯片3將數(shù)據(jù)上傳給嵌入式CPU7進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)嵌 入式Flashll和嵌入式SRAM12提供的數(shù)據(jù)將計(jì)算結(jié)果通過(guò)PLD控制器6實(shí)現(xiàn)執(zhí)行電機(jī)的 轉(zhuǎn)速控制，并通過(guò)蜂鳴器指示燈10進(jìn)行告警。本實(shí)用新型的嵌入式CPU7中內(nèi)置ucOS-II操作系統(tǒng)，需要板級(jí)支持包BSP，通過(guò)修 SucOS-II的源代碼，將其移植到STM32F103。在BSP中初始化外圍設(shè)備，中斷向量。對(duì)于 上層用戶程序，主要采用Modbus總線協(xié)議，通過(guò)RS232進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；通過(guò)AD檢測(cè)模塊實(shí) 時(shí)進(jìn)行力矩的數(shù)據(jù)采集，通過(guò)PLD控制器6與電機(jī)連接并采用RS485對(duì)電機(jī)進(jìn)行通信與控 制。本實(shí)用新型的嵌入式旋壓控制裝置有別于傳統(tǒng)的基于ARM技術(shù)的控制系統(tǒng)，利用 MT800觸摸屏控制技術(shù)，提供了很好的人機(jī)交互界面，結(jié)合MODBUS總線，完成控制系統(tǒng)的數(shù) 據(jù)交互。為了提高控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，采用ucos-II占先式內(nèi)核，提高系統(tǒng)可靠性和實(shí)時(shí)性 同時(shí)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的難度。與傳統(tǒng)的基于PC軟硬件架構(gòu)相比較，其系統(tǒng)簡(jiǎn)單，性能 穩(wěn)定，功耗低，成本低廉。[0019] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是基于ARM的旋壓控制系統(tǒng)，而一塊嵌入式微處理器才不過(guò)幾十元，再加上所采用的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)是免費(fèi)開放源代碼的，不會(huì)有軟件版權(quán)使用上的 額外開銷，這些都使得成本有了很大程度的降低，本實(shí)用新型可以針對(duì)不同的旋壓設(shè)備，不 同的加工對(duì)象，不同的控制電機(jī)，靈活地選取和配置不同功能的嵌入式模塊，以及各種簡(jiǎn)易 數(shù)控系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性和可重用性，降低了系統(tǒng)的體積，可靠性，具有良好 的應(yīng)用價(jià)值及前景。
權(quán)利要求一種導(dǎo)管端頭旋壓控制器，其特征在于包括力矩傳感器(1)和電源模塊(4)，力矩傳感器(1)依次通過(guò)AD檢測(cè)模塊(2)、接口芯片(3)與主控制器(5)連接，電源模塊(4)也與主控制器(5)連接，主控制器(5)的內(nèi)部包括有預(yù)先設(shè)置用戶程序的嵌入式CPU(7)、嵌入式Flash(11)和嵌入式SRAM(12)，以及兩個(gè)對(duì)外接口，即RS232接口(8)和JTAG接口(9)，主控制器(5)與PLD控制器(6)及蜂鳴器指示燈(10)分別連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管端頭旋壓控制器，其特征在于所述的PLD控制器(6)采 用帶PLC的觸摸屏控制的MT800觸摸屏顯示模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管端頭旋壓控制器，其特征在于所述的嵌入式CPU(7)采 用基于CortexTM-M3的ARM核處理器STM32F103。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種導(dǎo)管端頭旋壓控制器，包括力矩傳感器和電源模塊，力矩傳感器依次通過(guò)AD檢測(cè)模塊、接口芯片與主控制器連接，電源模塊也與主控制器連接，主控制器的內(nèi)部包括有預(yù)先設(shè)置用戶程序的嵌入式CPU、嵌入式Flash和嵌入式SRAM，以及兩個(gè)對(duì)外接口，即RS232接口和JTAG接口，主控制器與PLD控制器及蜂鳴器指示燈分別連接。本實(shí)用新型的嵌入式旋壓控制裝置，在提高系統(tǒng)可靠性和實(shí)時(shí)性同時(shí)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的難度，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，功耗低，成本低廉。
文檔編號(hào)G05B19/418GK201589966SQ20092003511
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2009年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月20日
發(fā)明者劉青, 陳靜 申請(qǐng)人:西安瑞日電子發(fā)展有限公司