基于工业以太网的液压支架电液控制系统研究
这是一篇关于液压支架电液控制系统,工业以太网,推移油缸,精确定位控制的论文, 主要内容为液压支架作为综采工作面智能化开采的关键设备之一,主要负责工作面顶板的支护和自主跟随采煤机作业,而液压支架电液控制系统是实现液压支架智能化控制的必要支撑平台。目前液压支架电液控制系统主要通过CAN总线和RS485总线进行通信,控制器大多数以ARM Cortex-M内核单片机(如STM32)为核心控制器。随着煤矿智能化的发展,液压支架电液控制系统需要具备远程监控、语音识别、图像处理等高级功能,上述通信方式和核心控制器已不能满足要求。因此,本课题开发一种以ARM Cortex-A内核的CPU为核心控制单元、以Linux为核心操作系统、以POWERLINK工业以太网为通信总线的网络型液压支架控制器。此外,为实现刮板输送机与工作面直线度的控制,迫切需要在研发液压支架电液控制系统时,设计控制算法来实现推移油缸的精确定位控制。论文主要研究内容如下:(1)完成了基于工业以太网的液压支架电液控制系统和控制器总体设计。明确了液压支架电液控制系统组成,主控制器选用IMX6ULL芯片,完成了对Linux系统的构建、移植和驱动的设计。(2)完成了网络型液压支架控制器应用软件开发。主控程序采用Linux多线程的方法实现多任务同时工作,同时通过Socket CAN套接字编程来实现主控制器与阀驱动器之间的CAN通信。对网络型液压支架的通信方法和工业以太网通信模型进行研究,采用时钟同步算法对工业以太网的同步性进行优化。(3)设计了电液换向阀控制下的推移油缸定位控制算法。分析了电液换向阀的工作原理和推移油缸定位控制系统组成,通过对电液换向阀和推移油缸进行数学建模,设计自适应参数估计和神经网络预测学习算法,来实现推移油缸的精确定位控制。(4)搭建了液压支架控制器软件测试和推移油缸定位控制实验台。对主控、人机界面和阀驱动器进行联合测试,对工业以太网主从站通信进行测试,并通过网络诊断工具Wireshark对数据进行抓包分析,将设计的推移油缸定位控制算法融入控制器,验证算法的可行性。该论文有图81幅,表10个,参考文献110篇。
无线仪控系统的组网方案设计与终端实现
这是一篇关于工业以太网,可靠性,冗余网络,Android系统的论文, 主要内容为随着数字化时代的来临,各行各业都纷纷加入数字化潮流,工业数字化是未来工业发展的必然趋势,也是企业和政府未来努力的新方向。无线仪控系统应运而生,为工业数字化提供设备管理数字化方案,通过毫米波传感器网络和工业以太网连接设备,显控终端实现人机交互。无线仪控系统是实时工业控制系统,对网络可靠性和实时性有很高的要求,传统以太网采用CSMA/CD机制接入节点较多时碰撞冲突严重导致数据传输延时较长,无法满足仪控系统的实时性和可靠性。工业以太网可靠性研究对无线仪控系统长期稳定工作至关重要。其次,为了便于无线仪控系统的移动式管理,显控终端的设计也十分重要,应满足工业系统实际工作需求并符合标准化设备管理流程。本文以构建高可靠性、高实时性、高效率的无线仪控系统为目标开展研究,主要研究内容如下:(1)首先根据无线仪控系统的工作原理对系统进行了结构分层,研究了无线仪控系统接入网高可靠性网络架构设计,介绍了可靠性指标和相关分析方法,通过蒙塔卡洛仿真法和动态故障树分析法对基本以太网网络拓扑和冗余网络模型进行了可靠性分析,设计了紧密型双环网为无线仪控系统构建了高可靠性网络架构。(2)针对无线仪控系统接入网的网络架构提出了冗余管理方案,分析了紧密型双环网的网络节点工作原理,设计了数据传输网络和检测网络运行机制,为紧密型双环网提供了一种数据冗余管理方案,增强了无线仪控系统的可靠性。提出一种基于渐进式HASH表的冗余丢弃算法,对原始算法进行了改进,极大的简化了算法复杂度,缩短了算法运行时间,并解决了原始算法在乱序接收数据丢包的问题。通过Winpcap网络编程软件和wireshark数据抓包软件验证了冗余网络管理方案的可行性,结果表明冗余网络几乎没有故障恢复时间,能够满足无线仪控系统的高可靠性和高实时性需求。(3)基于Android开发平台实现了应用层软件开发,对应用层进行了需求分析和软件架构,将应用层分为数据中心和显控终端,根据系统需求将显控终端分为四个模块并对各个模块的程序实现流程进行了说明,最后对各个模块的系统功能进行了验证。
工业仪表EPA接口的设计与开发
这是一篇关于现场总线,工业控制网络,工业以太网,EPA,智能仪表,EPA接口的论文, 主要内容为现场总线技术在当前工业控制网络的现场层占据着主导地位。但是,也存在着没有一个统一的国际标准,通信速率低等缺点,这也在一定程度上阻碍了它进一步的推广应用。在这种情况下,使得工业界把以太网技术纳入了现场总线标准化工作的范畴,并陆续推出了HSE、EPA、PROFINET、Modbus/TCP等多种工业以太网协议。其中,EPA工业以太网标准为我国第一个拥有自主知识产权的现场总线标准,并正式进入现场总线国际标准IEC 61158(第四版),成为被IEC承认的国际现场总线标准。 EPA现场仪表是EPA控制系统的重要组成部分,它在低功耗、可靠性、实时性等方面都有着特殊的要求。因此,现场智能仪表的设计和开发是EPA系统的关键性技术之一。 论文在深入分析了当前工业仪表的发展趋势及设计思想的基础上,提出了工业仪表的EPA接口的设计与开发。通过该接口可以改造原来传统工业仪表,使之成为EPA智能仪表。 论文针对EPA接口的软、硬件设计进行了深入而细致的分析和阐述。根据目前工业仪表设计的要求,在EPA接口硬件设计中,综合采用了大量低功耗设计和可靠性设计方法。在详细阐述各项低功耗设计的基础上,对系统的功耗作了全面的分析。在详细分析了元器件级的可靠性设计和系统级的软硬件可靠性设计的原理和方法的基础上,针对EPA接口中采用的各种可靠性设计方法,给出了详细的设计过程。 EPA接口软件设计中,针对不仅要求现场仪表能提供过程参数的测量信息,而且要求能提供包括设备自身及过程的诊断信息、管理信息等附加信息,提出了采用功能块的形式来支持仪表功能实现的设计方法。 EPA接口在差压变送器等一些传统仪表上成功应用,为以后EPA智能仪表的设计与开发提供了有利的借鉴。
无线仪控系统的组网方案设计与终端实现
这是一篇关于工业以太网,可靠性,冗余网络,Android系统的论文, 主要内容为随着数字化时代的来临,各行各业都纷纷加入数字化潮流,工业数字化是未来工业发展的必然趋势,也是企业和政府未来努力的新方向。无线仪控系统应运而生,为工业数字化提供设备管理数字化方案,通过毫米波传感器网络和工业以太网连接设备,显控终端实现人机交互。无线仪控系统是实时工业控制系统,对网络可靠性和实时性有很高的要求,传统以太网采用CSMA/CD机制接入节点较多时碰撞冲突严重导致数据传输延时较长,无法满足仪控系统的实时性和可靠性。工业以太网可靠性研究对无线仪控系统长期稳定工作至关重要。其次,为了便于无线仪控系统的移动式管理,显控终端的设计也十分重要,应满足工业系统实际工作需求并符合标准化设备管理流程。本文以构建高可靠性、高实时性、高效率的无线仪控系统为目标开展研究,主要研究内容如下:(1)首先根据无线仪控系统的工作原理对系统进行了结构分层,研究了无线仪控系统接入网高可靠性网络架构设计,介绍了可靠性指标和相关分析方法,通过蒙塔卡洛仿真法和动态故障树分析法对基本以太网网络拓扑和冗余网络模型进行了可靠性分析,设计了紧密型双环网为无线仪控系统构建了高可靠性网络架构。(2)针对无线仪控系统接入网的网络架构提出了冗余管理方案,分析了紧密型双环网的网络节点工作原理,设计了数据传输网络和检测网络运行机制,为紧密型双环网提供了一种数据冗余管理方案,增强了无线仪控系统的可靠性。提出一种基于渐进式HASH表的冗余丢弃算法,对原始算法进行了改进,极大的简化了算法复杂度,缩短了算法运行时间,并解决了原始算法在乱序接收数据丢包的问题。通过Winpcap网络编程软件和wireshark数据抓包软件验证了冗余网络管理方案的可行性,结果表明冗余网络几乎没有故障恢复时间,能够满足无线仪控系统的高可靠性和高实时性需求。(3)基于Android开发平台实现了应用层软件开发,对应用层进行了需求分析和软件架构,将应用层分为数据中心和显控终端,根据系统需求将显控终端分为四个模块并对各个模块的程序实现流程进行了说明,最后对各个模块的系统功能进行了验证。
基于工业以太网的液压支架电液控制系统研究
这是一篇关于液压支架电液控制系统,工业以太网,推移油缸,精确定位控制的论文, 主要内容为液压支架作为综采工作面智能化开采的关键设备之一,主要负责工作面顶板的支护和自主跟随采煤机作业,而液压支架电液控制系统是实现液压支架智能化控制的必要支撑平台。目前液压支架电液控制系统主要通过CAN总线和RS485总线进行通信,控制器大多数以ARM Cortex-M内核单片机(如STM32)为核心控制器。随着煤矿智能化的发展,液压支架电液控制系统需要具备远程监控、语音识别、图像处理等高级功能,上述通信方式和核心控制器已不能满足要求。因此,本课题开发一种以ARM Cortex-A内核的CPU为核心控制单元、以Linux为核心操作系统、以POWERLINK工业以太网为通信总线的网络型液压支架控制器。此外,为实现刮板输送机与工作面直线度的控制,迫切需要在研发液压支架电液控制系统时,设计控制算法来实现推移油缸的精确定位控制。论文主要研究内容如下:(1)完成了基于工业以太网的液压支架电液控制系统和控制器总体设计。明确了液压支架电液控制系统组成,主控制器选用IMX6ULL芯片,完成了对Linux系统的构建、移植和驱动的设计。(2)完成了网络型液压支架控制器应用软件开发。主控程序采用Linux多线程的方法实现多任务同时工作,同时通过Socket CAN套接字编程来实现主控制器与阀驱动器之间的CAN通信。对网络型液压支架的通信方法和工业以太网通信模型进行研究,采用时钟同步算法对工业以太网的同步性进行优化。(3)设计了电液换向阀控制下的推移油缸定位控制算法。分析了电液换向阀的工作原理和推移油缸定位控制系统组成,通过对电液换向阀和推移油缸进行数学建模,设计自适应参数估计和神经网络预测学习算法,来实现推移油缸的精确定位控制。(4)搭建了液压支架控制器软件测试和推移油缸定位控制实验台。对主控、人机界面和阀驱动器进行联合测试,对工业以太网主从站通信进行测试,并通过网络诊断工具Wireshark对数据进行抓包分析,将设计的推移油缸定位控制算法融入控制器,验证算法的可行性。该论文有图81幅,表10个,参考文献110篇。
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