基于FPGA的番茄色選高速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、番茄色選機(jī)能夠?qū)⒎厌u制醬原料中混入的青番茄以及其他雜物有效剔除,但是現(xiàn)有剔除機(jī)構(gòu)控制器的高速電磁閥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有發(fā)熱高、能耗高、動(dòng)作響應(yīng)慢,多路同時(shí)執(zhí)行效率不高等問題,這些問題嚴(yán)重影響到番茄色選機(jī)的分選效果。針對(duì)色選機(jī)高速電磁閥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)存在的以上問題,本文分析了目前各類電磁閥的驅(qū)動(dòng)方式,針對(duì)加工番茄色選機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)電磁閥驅(qū)動(dòng)的多路并行高速低能耗實(shí)現(xiàn)的要求,設(shè)計(jì)出了一種Modbus協(xié)議下基于FPGA的加工番茄色選機(jī)電磁閥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

2、　　論文首先通過分析國(guó)內(nèi)外各類電磁閥驅(qū)動(dòng)方式,選取了雙電壓PWM式驅(qū)動(dòng)方式作為電磁閥驅(qū)動(dòng)方式,并對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的FPGA進(jìn)行了選型。同時(shí)針對(duì)高速電磁閥驅(qū)動(dòng)實(shí)際工作需求,對(duì)比分析現(xiàn)階段流行的通訊網(wǎng)絡(luò)以及協(xié)議,選擇了RS-485通訊網(wǎng)絡(luò)以及此網(wǎng)絡(luò)下的Modbus通訊協(xié)議。
　　采用了現(xiàn)代EDA技術(shù),利用DXP2004對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)核心器件FPGA的外圍驅(qū)動(dòng)電路(時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、電源)以及電磁閥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的硬件電路進(jìn)行了設(shè)計(jì),選取了合適的驅(qū)動(dòng)

3、電路場(chǎng)效應(yīng)管,利用DXP2004設(shè)計(jì)了Modbus通訊協(xié)議下的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通信接口。利用Multisim10完成了驅(qū)動(dòng)電路的功能仿真,通過仿真得出電磁閥在低電壓關(guān)斷比高電平關(guān)段的時(shí)間縮短了50％,這樣提高了電磁閥的響應(yīng)速度。
　　分析了Modbus協(xié)議結(jié)構(gòu),將驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)程序分為通訊程序和PWM程序兩部分,采用模塊設(shè)計(jì)的方式將通訊程序分為波特率時(shí)鐘模塊,字符接收模塊,字符發(fā)送模塊,幀接收&幀發(fā)送模塊,CRC模塊,數(shù)據(jù)處理模塊,T35&T1

4、5模塊,狀態(tài)機(jī)模塊進(jìn)行研究,采用QuartusⅡ?qū)崿F(xiàn)了對(duì)通訊程序各模塊的設(shè)計(jì)功能仿真以及程序調(diào)試。在QuartusⅡ中,對(duì)設(shè)計(jì)完成的PWM程序做了時(shí)序仿真。通過時(shí)序仿真,產(chǎn)生的PWM驅(qū)動(dòng)波形與預(yù)期的波形吻合,滿足電磁閥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)高速動(dòng)作的要求。采用實(shí)例化的方法,調(diào)用子模構(gòu)建完善了頂層模塊的設(shè)計(jì),采用圖元文件設(shè)計(jì)的思維完成了軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
　　采用海泰克人機(jī)界面作為上位機(jī),針對(duì)電磁閥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與上位機(jī)的通訊功能是否能夠?qū)崿F(xiàn)以