机电集群控制系统中的实时通信协议研究

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1、学校代码：10255学号：2160731机电集群控制系统中的实时通信协议研究ResearchonReal-timeCommunicationProtocolinElectromechanicalClusterControlSystem作者姓名：瓮泽兴专业名称：机械工程导师名称：陈家新答辩日期：2018.05东华大学瓮泽兴硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称职务工作单位备注吴汉熙教授级高工答辩委员会主席上海电器科学研究院彭倚天教授答辩委员会委员东华大学机械工程学院毛立民教授答辩委员会委员东华大学机械工程学院张家梁副教授答辩委员会委员东

2、华大学机械工程学院陈冰冰副教授答辩委员会委员东华大学机械工程学院舒畅讲师答辩委员会秘书东华大学机械工程学院东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同

3、意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日东华大学硕士学位论文摘要机电集群控制系统中的实时通信协议研究摘要随着技术的飞速发展，工业系统规模的扩大，机电集群控制系统的应用更加广泛，电锭细纱机作为电机集群控制系统的典型代表，也向着智能化的方向发展。在如今的纺织工厂中

4、，要求能够实时监测电锭细纱机的速度、工作电压、张力、环境温度、射度等信息，这样可在极短的时间内完成检测细纱断头、故障判别、锭子自动停止、粗纱停止喂入等一系列动作，降低细纱机的功耗。除此之外，在纺织行业这个低附加值加工领域，承担和消化高端技术在行业的应用所需要的成本是巨大的，因而要求通讯成本必须低，这就要求多使用廉价的单片机作为控制器及其自带的通信接口。由于在纺机厂的电锭细纱机组通常数量较多，每台细纱机的电锭数量大，故而进行通讯的时候终端数较多，这就导致数据通信中信息传输以及交互量大，如何利用价格低廉的串口通讯实现大数据量的信息传输成为

5、了降低电锭细纱机成本的关键所在。为此，本文设计了一种基于RS-485的主从式通信系统。首先，本文针对电锭细纱机控制系统的通讯需求，提出了独特的三层通讯结构，该通信体系利用RS-485总线和单片机的价格优势，在保证大数据量的信息传输要求情况下，有效地降低了每锭轮询的周期。充分发挥单片机的串口功能，能够大幅降低电锭细纱机的通讯成本。其次，充分利用了现有技术，结合电锭细纱机的系统需求，本文以单I东华大学硕士学位论文摘要片机作为现场数据采集设备，研究了Modbus通讯协议在上位机与下位单片机之间的应用，并以此为基础，设计了一种自定义RS485

6、通讯协议。该协议在简短查询数据帧长度的同时，加强了查询指令的通用性。重点研究了基于Modbus通讯协议的数据传输原理，详细论述了基于LabVIEW的上位PC机和单片机通信程序的设计思路以及在物理平台上的实现过程，并对通讯系统的时间数据进行了实时性分析。最后，本文在分析通讯机制的基础上，构建了硬件物理系统平台对所提方案进行模拟通讯，完成了电机参数监控系统的上位机界面显示，并进行了通讯的调试验证。结果表明了基于LabVIEW技术和RS-485总线的监控系统能充分实现通讯的实时性和可靠性，对在实际电锭细纱机控制系统中的应用具有很高的实用价值

7、和现实意义。关键词：电锭细纱机；现场总线；主从式；通信协议；集群控制II东华大学硕士学位论文摘要RESEARCHONREAL-TIMECOMMUNICATIONPROTOCOLINELECTROMECHANICALCLUSTERCONTROLSYSTEMABSTRACTWiththerapiddevelopmentoftechnology,thescaleofindustrialsystemshasbeenexpanded,andtheapplicationofelectromechanicalclustercontrolsystem

8、shasbecomemorewidespread.Asthetypicalrepresentativeofmotorclustercontrolsystems,electricspindlespinningmachine