目前煤礦用掘進機廣泛采用地面通用型可編程控制器（PLC）和工程專用控制器作為控制平臺,通用型PLC并未考慮煤礦行業(yè)的特殊應用場景,存在維護不便、成本高和跨平臺移植難等問題,工程專用控制器防護性能較好,但大多依靠外購進口品牌。為解決控制平臺的上述問題,針對四回路懸臂式掘進機,依據其控制需求,開發(fā)了掘進機專用嵌入式軟PLC作為系統(tǒng)控制平臺,設計了嵌入式軟硬件平臺,開發(fā)了控制平臺硬件電路,移植了Linux操作系統(tǒng)并做實時化改造,針對硬件電路開發(fā)Linux底層驅動。在此嵌入式平臺上移植軟PLC的運行時系統(tǒng),通過開發(fā)軟PLC的設備描述文件和I/O驅動,開發(fā)層操作的變量逐層映射到底層硬件,實現(xiàn)開發(fā)層對控制平臺的可操作,把嵌入式平臺轉化為標準化的PLC設備。在嵌入式軟PLC控制平臺上,開發(fā)了掘進機電磁比例多路換向閥控制應用程序,引入斜坡控制、PID控制和數(shù)字濾波功能。分別采用控制平臺與液壓試驗臺的PWM接口驅動電磁比例多路換向閥,通過對比穩(wěn)態(tài)比例特性曲線形態(tài),驗證了控制平臺的比例控制功能穩(wěn)定且響應速度滿足要求,并通過其余接口功能測試,驗證其實現(xiàn)了掘進機控制需求的所有接口功能。開發(fā)的嵌入式軟PLC實現(xiàn)... 

【文章頁數(shù)】：119 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 選題背景及意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 可編程控制器發(fā)展歷史
        1.2.2 掘進機控制研究現(xiàn)狀
        1.2.3 電磁比例多路換向閥控制研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內容
    1.4 論文組織結構
2 控制平臺總體方案設計
    2.1 掘進機控制系統(tǒng)分析
        2.1.1 控制系統(tǒng)組成分解
        2.1.2 控制回路分析
        2.1.3 掘進機功能分析
    2.2 控制系統(tǒng)整體架構設計
    2.3 控制平臺軟硬件架構設計
        2.3.1 軟件平臺分層設計
        2.3.2 硬件平臺架構設計
    2.4 小結
3 控制平臺硬件和系統(tǒng)層設計
    3.1 控制平臺硬件設計
        3.1.1 關鍵硬件電路設計
        3.1.2 比例多路換向閥驅動電路
    3.2 實時操作系統(tǒng)移植
        3.2.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境搭建
        3.2.2 操作系統(tǒng)移植
        3.2.3 實時化升級改造
    3.3 嵌入式軟PLC運行時系統(tǒng)
        3.3.1 運行時系統(tǒng)分析
        3.3.2 運行時系統(tǒng)構建
    3.4 小結
4 控制平臺驅動開發(fā)
    4.1 設備配置描述
        4.1.1 設備配置描述原理
        4.1.2 設備描述文件修改
    4.2 COSESYS驅動組件開發(fā)
        4.2.1 I/O驅動開發(fā)
        4.2.2 使用外部函數(shù)開發(fā)庫
    4.3 Linux基于硬件的驅動開發(fā)
        4.3.1 串口設備驅動
        4.3.2 GPIO驅動
        4.3.3 PWM驅動
    4.4 小結
5 控制平臺應用研究和驗證
    5.1 PWM控制比例多路換向閥數(shù)學模型
        5.1.1 PWM驅動信號原理研究
        5.1.2 驅動比例電磁鐵模型研究
        5.1.3 比例多路換向閥模型研究
    5.2 PWM驅動比例多路換向閥實現(xiàn)
        5.2.1 AMESim仿真確定PWM驅動頻率值
        5.2.2 PID電流反饋
        5.2.3 PWM程序實現(xiàn)
    5.3 控制性能實驗
        5.3.1 實驗對象選擇
        5.3.2 實驗系統(tǒng)組成及布置
        5.3.3 實驗
    5.4 小結
6 總結和展望
    6.1 總結
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 展望
參考文獻
致謝
作者簡歷
學位論文數(shù)據集


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[8]基于嵌入式Linux的軟PLC系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D]. 黃曉斌.中南大學 2008
[9]基于高頻PWM的電液比例控制系統(tǒng)的研究與設計[D]. 黎職富.湖南大學 2008
[10]基于RTLinux的軟件PLC系統(tǒng)研究[D]. 王強.四川大學 2005



本文編號：3661447