專利名稱：導管端頭旋壓控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于機電一體化中的數字控制技術領域，涉及一種導管端頭旋壓控制器。
背景技術：
導管端頭旋壓裝置是加工航空油路管道的專用加工設備，目前控制器都是從國外 進口的，而且控制器集中在利用當前已經很成熟的工業PC機的軟、硬件平臺，基于工業PC 機的旋壓設備控制器在結構和性能上都存在很大的局限性。主要體現在1)、通用性強，但 針對性不夠，傳統的旋壓設備都采用目前成熟的通用軟硬件計算機系統，這種基于PC架構 的計算機系統，當時設計時就考慮的就是通用性能和兼容性能，不是專門針對旋壓設備控 制系統而設計的，這樣一來，造成的局面就是過多的耗用了軟硬件資源，為了考慮全面而犧 牲了局部性能，沒有針對旋壓設備控制的特殊性進行考慮，而當運用于專門的旋壓設備控 制系統時，顯得專業性不足。2)、通用工業PC計算機模式的開放式旋壓控制系統不能很好 保證實時性和可靠性，工業PC計算機在運行時由于采用通用的操作系統，占用了很大的系 統資源，與旋壓設備無關的任務可能占了系統更多的工作份額，它們干擾著系統對現場加 工的及時響應，降低了系統對重要控制時間的處理速度，增加了系統運行開銷，這些都會導 致系統的不穩定。3)、系統復雜，成本過高，工業PC硬件復雜，并且生產成本較高，軟件成本 更高。再加上控制設備，使得整個系統的軟硬件成本很難承受。
發明內容本實用新型的目的是提供一種導管端頭旋壓控制器，解決了現有技術中通用性 強，針對性不夠；實時性和可靠性不足，系統復雜，成本過高的問題。本實用新型所采用的技術方案是，一種導管端頭旋壓控制器，包括力矩傳感器和 電源模塊，力矩傳感器依次通過AD檢測模塊、接口芯片與主控制器連接，電源模塊也與主 控制器連接，主控制器的內部包括有預先設置用戶程序的嵌入式CPU、嵌入式Flash和嵌入 式SRAM，以及兩個對外接口，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。本實用新型的導管端頭旋壓控制器，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中內置ucOS-II操作系統。本實用新型的導管端頭旋壓控制器，針對不同的旋壓設備，不同的加工對象，不同 的控制電機，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易數控軟件程序， 降低了系統的體積和成本；提高了系統的實時性、可靠性和可重用性，具有良好的應用價值 及前景。
圖1是本實用新型裝置硬件結構整體框圖。圖中，1.力矩傳感器，2.AD檢測模塊，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。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明。如圖1，本實用新型的導管端頭旋壓控制器的結構是，包括力矩傳感器1和電源 模塊4，力矩傳感器1依次通過AD檢測模塊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的內部包括有預先設置用戶程序的嵌入式CPU7、嵌入式 Flashll和嵌入式SRAM12，以及兩個對外接口，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數據線與執行電機 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相連的系統擴展總線。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，可用于存儲程序和數據。48KB的嵌入式SRAM12可以以 CPU時鐘速度進行讀/寫(不帶等待狀態)。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位運算能力，價格和傳統 的8位和16位器件的差不多，而且外圍管腳較少，特別適合于工業控制。由于STM32F103 是個片上系統，包括512K的程序存儲器，64K的數據存儲器，5路串口。因此對于旋壓控制 系統來說，只要加入相應的控制電路，就可以滿足本系統的硬件要求，大大減少了硬件設計 的周期。STM32F103由于是32位的處理器，處理速度可以達到72MHz，提高了旋壓控制算法 的處理能力和相應速度。本實用新型的裝置工作原理是，力矩傳感器1實時采集旋壓數據給AD檢測模塊2， AD檢測模塊2進行信號轉換后通過接口芯片3將數據上傳給嵌入式CPU7進行計算，根據嵌 入式Flashll和嵌入式SRAM12提供的數據將計算結果通過PLD控制器6實現執行電機的 轉速控制，并通過蜂鳴器指示燈10進行告警。本實用新型的嵌入式CPU7中內置ucOS-II操作系統，需要板級支持包BSP，通過修 SucOS-II的源代碼，將其移植到STM32F103。在BSP中初始化外圍設備，中斷向量。對于 上層用戶程序，主要采用Modbus總線協議，通過RS232進行數據傳輸；通過AD檢測模塊實 時進行力矩的數據采集，通過PLD控制器6與電機連接并采用RS485對電機進行通信與控 制。本實用新型的嵌入式旋壓控制裝置有別于傳統的基于ARM技術的控制系統，利用 MT800觸摸屏控制技術，提供了很好的人機交互界面，結合MODBUS總線，完成控制系統的數 據交互。為了提高控制系統的實時性，采用ucos-II占先式內核，提高系統可靠性和實時性 同時，簡化了系統軟件設計的難度。與傳統的基于PC軟硬件架構相比較，其系統簡單，性能 穩定，功耗低，成本低廉。[0019] 本實用新型的技術方案是基于ARM的旋壓控制系統，而一塊嵌入式微處理器才不過幾十元，再加上所采用的實時控制系統是免費開放源代碼的，不會有軟件版權使用上的 額外開銷，這些都使得成本有了很大程度的降低，本實用新型可以針對不同的旋壓設備，不 同的加工對象，不同的控制電機，靈活地選取和配置不同功能的嵌入式模塊，以及各種簡易 數控系統，提高了系統的實時性、可靠性和可重用性，降低了系統的體積，可靠性，具有良好 的應用價值及前景。
權利要求一種導管端頭旋壓控制器，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AD檢測模塊(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)的內部包括有預先設置用戶程序的嵌入式CPU(7)、嵌入式Flash(11)和嵌入式SRAM(12)，以及兩個對外接口，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.根據權利要求1所述的導管端頭旋壓控制器，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.根據權利要求1所述的導管端頭旋壓控制器，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。
專利摘要本實用新型公開了一種導管端頭旋壓控制器，包括力矩傳感器和電源模塊，力矩傳感器依次通過AD檢測模塊、接口芯片與主控制器連接，電源模塊也與主控制器連接，主控制器的內部包括有預先設置用戶程序的嵌入式CPU、嵌入式Flash和嵌入式SRAM，以及兩個對外接口，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。本實用新型的嵌入式旋壓控制裝置，在提高系統可靠性和實時性同時，簡化了系統軟件設計的難度，其結構簡單，性能穩定，功耗低，成本低廉。
文檔編號G05B19/418GK201589966SQ20092003511
公開日2010年9月22日 申請日期2009年10月20日 優先權日2009年10月20日
發明者劉青, 陳靜 申請人:西安瑞日電子發展有限公司