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基于4G网络的智能数控系统设计

更新时间:2009-03-28

0 引言

数控控制系统是装备制造业的中央处理器,是实现制造技术以及装备现代化的核心部件.有的数控系统是以单片机作为数控系统的控制芯片[1];有的是以DSP作为数控系统的控制芯片[2];控制芯片和工业PC机通过串口通信来实现数控机床与上位机的通信[3-6];有的提出以物联网来实现数控系统的通信[7-10];有侧重于数控控制系统本身的伺服控制系统设计[11-16].现有这些都与工业4.0以及基于网络的人工智能相差甚远,无法满足现代智能和无人生产车间的要求.因为现有的控制系统都是模拟输入采集控制系统,导致系统输入采集精度不高,控制速度慢,无法实现现代数控车间的生产需求.因此有必要设计一种数控系统,使系统不仅能够通过数字信号采集和控制实现数控控制系统的数字化,而且通过智能化的PID设计实现数控控制系统的实时闭环反馈控制实现数控控制系统智能化;另外为了使数控系统之间能够快速的互联互通,有必要在数控系统上添加4G通信模块,使数控控制互相通信,快速响应,协调工作.

1 数控控制系统框架设计

基于4G网络的数控控制系统不仅能够通过4G网络来收集数控控制系统的运行状态和运行环境,而且能够通过中央控制系统产生控制决策,传送各种控制指令以及控制参数给数控机床,最终实现完全无人化的自动加工生产车间,使中央智能数控控制系统完全监控各台数控机床的运行环境和状态,而且使数控机床之间能够互相交互,互通互联.因此基于4G网络的智能数控控制系统框架如图1所示.

商务公司虽经历百年洗涤,但目前也和其他企业一般,面临着成本上升和工价不变导致的利润压缩的窘态,针对此,淡定如商务公司,将视线落于更远处的未来,在通过改进设备提高损耗率、优化采购方式等手段,节省成本、扩大利润空间的同时,以印刷业“十三五”规划提出的绿色化、数字化、智能化、融合化为方向,步步为营求发展。我们期待着,这家有着121年印刷积淀的企业,可以散发出属于这个时代的锋芒。

1.1 智能闭环控制系统框架设计

智能闭环控制系统首先通过4G网络读取数控控制机床1-N的各种运行参数与运行状态,中央智能数控控制系统对中央监控系统监控的各种运行状态进行抽象与分析,进行系统参数辨识,进而产生控制决策,通过4G网络把各种控制参数传输给车间的数控控制机床1-N的控制系统和执行机构,数控控制机床1-N通过执行机构等来对控制目标进行控制,同时又把各种运行状态以及控制误差参数通过4G网络反馈给中央监控系统和学习中心,从而形成一个有效的闭环控制系统,整个闭环的控制系统如图2所示.

  

图1 基于4G网络的智能数控控制系统框架

  

图2 基于4G网络的智能闭环控制系统

1.2 中央智能数控控制系统框架设计

中央智能数控控制系统通过数据分析与处理,得到有效的控制数据以及运行状态,再通过中央数据库进行数据处理与插补运算算法、轨迹运动算法等各种算法,对数控机床的运行轨迹,运行速度等各种运行参数进行预测与计算,产生控制决策,输出控制参数到智能伺服控制系统;在通过4G网络传递给数控控制机床1-N,对数控控制机床1-N进行控制,同时数控机床1-N会通过各自的传感器阵列采集数据,把自身的运行状态,运行参数通过4G网络传递给中央智能数控控制系统,产生新的控制决策,整体产生一个闭环有效的控制系统,具体如图3所示.

2 智能数控控制系统软硬件设计

2.1 4G网络数控控制系统组成

RCC_DeInit(); //初始化RCC各寄存器

2.1.1 中央控制系统模块 主要负责对监测系统模块中得到的数据进行抽象,提取有用的数据,然后根据数据库的数据进行系统辨识以及产生控制决策;再根据控制决策选择合适的控制算法以及智能伺服控制系统,实现智能控制.中央控制系统模块分为算法集子模块、智能伺服系统子模块、数据处理子模块等.

  

图3 中央智能控制系统框架

2.1.2 中央监控系统模块 中央监控系统模块主要通过4G网络对数控机床1-N的数据包进行接收与解析,并对其中的一些简单数据包进行分析、比较,初步筛选机床运行中的有用原始数据和信息,然后把数据同时传送给中央数据库以及中央智能数控控制进一步处理;同时中央智能数控控制系统通过中央监控系统模块与数控控制机床1-N进行数据交互,监控系统接收来自中央智能控制系统发出的各种控制指令以及控制参数,经过4G网络传递给数控控制机床,实现对数控机床的运行状态,运行环境进行实时检测与监控.分为监控系统子模块、数据交互子模块以及通信子模块等.

2.1.3 终端系统模块 终端系统模块主要负责整个系统的监控显示,数据采集过程中异常报警等.分为监控显示子模块、数据采集子模块、控制输出子模块以及异常报警子模块等.

2.1.4 机床系统模块 主要通过装在机床上面的射频感知硬件以及传感器阵列硬件来实现对机床运行数据、运行状态的采集,通过各种总线接口实现机床内部的通信,以及通过机床通信子模块来实现机床之间的通信,分为机床与机床通信的机床子通信模块、传感器阵列数据采集子模块、总线接口子模块,射频感知子模块等.因此基于4G网络的智能数控控制系统功能,如图4所示.

2.2 下位机数控控制机床硬件系统设计

基于4G网络能数控控制机床是整个系统的下位机部分,其硬件系统主要包括主控芯片CPU、传感器阵列A/D采集电路、射频感知采集电路、4G网络通信电路、总线接口电路、电源管理电路、异常报警电路等.首先主控芯片CPU通过传感器阵列采集电路和射频感知电路采集数控机床的运行状态和运行参数,在通过总线接口和4G网络通信电路把状态和参数传输给中央智能控制系统,然后经过一系列的控制运算以及处理,把控制参数通过4G传输给机床,机床在通过各种控制总线传输给各个控制分支,经过D/A转换以及驱动来控制机床的各个传动机构,实现对机床的实时控制.基于4G网络的数控控制机床硬件系统设计,如图5所示.

  

图4 基于4G网络的智能数控控制系统功能

  

图5 基于4G网络的数控控制机床硬件系统设计

2.3 上位机中央控制系统硬件设计

基于4G网络的上位机中央控制系统是整个系统的主要部分,其硬件系统主要包括主控芯片CPU、存储器阵列电路、智能伺服控制系统电路、4G网络通信电路、电源管理电路、控制系统异常报警电路等.首先主控芯片CPU通过4G网络通信电路采集下位机的运行状态和参数,保存到存储器阵列中,同时通过中央软件控制系统学习以及产生控制决策,经过一系列的算法计算,产生各种控制参数,经过中央智能伺服控制系统电路产生最终的控制量,在通过4G网络传输给下位机机床,机床在通过各种控制总线传输给各个控制分支,经过D/A转换以及驱动来控制机床的各个传动机构,实现对机床的实时控制.基于4G网络的中央控制硬件系统设计,如图6所示.

2.4 下位机控制系统软件设计

下位机软件系统主要包含4G网络通信软件、电路A/D采样软件、射频感知软件、接口软件、电源管理软件、电机驱动软件、紧急报警处理软件等.首先通过电路A/D采样软件和射频感知软件模块负责下位机的所有运行状态以及运行参数的采集.最后通过4G网络通信模块软件把参数传输给上位机,整个下位机控制系统的数据采集软件流程,如图7所示.

1988年海淀区举办“第一届作文教学大赛”,我再次代表学校参赛,并一举夺得全区一等奖。可以说,在不断的课堂教学探索中,我的业务水平在快速的成长。

  

图6 基于4G网络的中央控制系统硬件设计

  

图7 下位机数据采集软件流程

下位机控制系统的软件主要通过4G网络接收来自上位机的控制系统数据,如果和上位机的握手成功,那么下位机接收数据成功,把接收数据通过驱动程序来驱动下位机的数控控制机床,实现对下位机的控制,因此下位机的控制系统软件流程,如图8所示.

2.5 上位机中央控制系统软件设计

上位机控制系统的软件主要通过4G网络接收来自下位机的数据采集系统参数,然后根据采集参数,进行系统辨识,产生控制决策,在通过智能伺服控制系统模型进行计算,产生控制参数,通过4G网络发送控制参数实现对下位机的控制,因此上位机的控制系统软件流程,如图9所示.

  

图8 下位机控制系统软件流程

  

图9 上位机控制系统软件流程

2.6 智能数控控制系统软件

智能数控控制系统软件主要由系统初始化、系统界面设计、控制系统内核软件、通信软件4大部分组成,整个系统的主程序如下:

int main(void)

{

////////系统时钟配置——内部 24M///////

基于4G网络的数控控制系统主要由中央监测系统模块、中央控制系统模块、机床信息终端显示模块、机床系统模块组成.

RCC_HSICmd(ENABLE); //使能内部HSI时

while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_HSIRDY) == RESET); //等待设置成功

RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSI_Div2,RCC_PLLMul_6);RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1); //设置AHB时钟

基于上述讨论,本文设计了一款实验用四频带带通滤波器。滤波器基板的相对介电常数为2.33,厚度为0.8 mm,机械尺寸小于21 mm×32 mm,大约为0.18λg×0.13λg,其中λg表示滤波器第一通带中心频率处的基板上的导波波长。

RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div1); //设置低速AHB时钟

RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div2); //设置高速AHB时钟

RCC_PLLCmd(ENABLE); //使能PLL

Reset_Flag = 0;

RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK); //选择PLL输出做为系统时钟

while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08); //等待设置成功

上面得到的状态方程是非线性的方程,需要依照扩展Kalman滤波器[15]的方式对其进行线性化和离散化处理,得到k时刻的过程雅可比矩阵如下:

Flag_Half_Sec = 0;

GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);

康熙十四年十月十三日,幸盘山诸寺,皆赐金。 智朴和尚呈《接驾诗二首》。康熙二十五年十二月一日,康熙再次幸临盘山盘谷寺,赐诗,智朴作《丙寅季冬一日驾幸青沟应制诗》如下:

GPIO_PinRemapConfig( GPIO_Remap_PD01 , ENABLE );

{

while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET); //等待使能成功

if (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_IWDGRST) != RESET)

{

Reset_Flag = 1;

RCC_ClearFlag();

}

Display_Init();

Key_IO_Init();

RF_Config();//无线接收配置

I2C_Init();

SysTick_Configuration();

System_Init();

GD5800_Init();

if(Reset_Flag == 0)//正常启动才报提示音乐

我们现在对高职学生开展的思想政治教育,主要是以课堂教育为主。通过思想政治教育的教材,开设课程,在课堂上对学生进行思想教育。这就是典型的显性教育。但是就目前的情况来说,大学的开放性已经让这种显性教育不足以对大学生进行思想教育了。这个时候我们就需要校园文化进行助力,校园文化作为存在与学生身边的一种隐性的文化环境,可以在潜移默化中改变学生的思想。例如学校的规章制度、教师自身的人格魅力以及大学的日常文化活动,都在潜移默化中让大学生接受自身的校园文化,进而改变自身的思想状态,提高自身的道德追求。因此,显性教育与隐性教育互相结合,将能够让思想政治教育的作用提到最高。

//----------

Delay_ms(500);

Sound_Play_Seg(37);//自检完成后播放机场提示音

}

广州是一座有着两千多年历史的古老城市,在岭南文化的滋养下,这座城市形成了深厚的历史底蕴与独特的人文气质。作为改革开放的前沿地和经济建设的重镇,今天的广州已经发展成为珠三角城市群的核心城市之一。目前,广州正在以科学发展为主题、以转型升级为主线、以民生幸福为主旨,致力于新型城市化发展的创新实践。

#ifndef DEBUG

IWDG_Config();//配置看门狗

#endif

与美、英、法不同,俄罗斯保持一支庞大的常规动力潜艇舰队,主要在沿海作战,执行反舰任务。在政治上还被用于力量展示,曾使用“口径”巡航导弹打击叙利亚的目标。只有较新的潜艇可携带“口径”导弹,但与更大的攻击型和巡航导弹型核潜艇相比,常规潜艇的能力显得非常有限。

Menu_Value = MENU_NONE;

Show_WorkMode();

while(1)

{

IWDG_ReloadCounter();//清狗

Key_Deal();

if(Menu_Value != MENU_NONE)//在设置模式下

{

2009年,安徽地徽集团有限公司法定代表人蒋某请程瀚帮忙处理朋友一起酒驾。在程瀚的直接关照下,该酒驾事件直接予以“摆平”。2013年的一天,蒋请求程瀚出面为其办理两套“靓号”车牌,程瀚也都予以顺利解决。有了帮助他人之忙的理由,程瀚“借”东西变得更加肆无忌惮,“理直气壮”。2010年10月的一天,程瀚对蒋某说,想借其“伯爵”牌手表戴戴,蒋某哪敢拒绝?便立马给了程瀚。

广东省对实行最严格水资源管理制度“三条红线”控制目标的设定,充分考虑广东服务业发达、第三产业用水比重大、城镇化程度高等省情,提出了2011—2015年广东省水资源管理控制指标共分为3大项9个指标,比国家考核适当增加了工业和生活用水量、万元GDP用水量、城镇供水水源地水质达标率等5个考核指标,在工作任务上力求做到“跳起来、摸得着”。

if(Flag_Half_Sec)

{

在“学生讲课型”课堂互动模式中,教师课前将授课PPT进行分享,然后指定章节安排小组学生课上讲授,授课过程中有问题教师实时补充,具体课堂活动时间序列见表3所示。在该模式中,师生角色发生了转换,即学生变成了知识的拥有者和传播者,积极主导课堂教学活动,教师则转变为教学活动的导演和学生身边的教练。小组学生授课结束后,师生就讲演者的教学内容、教学形式、特色创新等方面进行评价。“学生讲课型”课堂互动模式促进了学生逻辑能力和表达能力的提升。

观察组新生儿窘迫症状改善率为37例92.5%、对照组新生儿窘迫症状改善率为29例72.5%,观察组新生儿窘迫改善率92.5%高于对照组72.5%,P<0.05。

RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

Unwork_Time ++;

case MENU_NONE:

if(Unwork_Time > (UNWORK_OVER_TIME〈〈 1)) {

Menu_Value = MENU_NONE;//回到工作模式

Show_WorkMode();

}

}

}

switch(Menu_Value)

{

由表2可见,在治疗前,两组Lysholm评分比较差异无统计学意义(P>0.05),组间具有可比性,治疗后,两组组内Lysholm评分比较差异具有统计学意义(P<0.01),说明两种方法均能改善患者的症状和功能;两组Lysholm评分组间比较,差异具有统计学意义(P<0.01),且针刀组治疗后评分增加的更多,说明针刀松解术在改善KOA症状和功能方面效果更好。

Menu_None();

break;//主界面

case MENU_STUDYCODE:

Menu_Studycod();

break;//对码设置F1

case SET_STUDYCODE:

Set_Studycod();

break;

case MENU_STUDYCODE_DEL:

Menu_Studycod_Del();

break;//对码删除F2

case SET_STUDYCODE_DEL:

Set_Studycod_Del();

break;

case MENU_CLEARTIME:

Menu_Cleartime();

break;//自动清除时间设置F3

case SET_CLEARTIME:

Set_Cleartime();

break;

case MENU_DISP:

Menu_Disp();

break;//0xF4//语音,屏幕设置

case MENU_RINGMODE1:

Menu_Ring_Mode1();

break;//提示音乐设置F2-4

case RINGMODE_SET1:

Ring_Mode_Set1();

break;

case MENU_VOICETIME:

Menu_Voicetime();

break;//提示音乐长度F2-5

case SET_VOICETIME:

Set_Voicetime();

break;

case MENU_VOLUME:

Menu_VOLUME();

break;//音量设置F-4

case SET_VOLUME:

VOLUME_Set();

break;

case MENU_KEYMODE:

Menu_Keymode();

break;// 0xF5 //键位模式设置

case SET_KEYMODE:

Set_Keymode();

break;// 0xE5

case MENU_DEFAULT:

Menu_Set_Default();

break;//恢复出厂值F6

case SET_DEFAULT:

Set_Default();

break;

default:

Menu_Value = MENU_NONE;

break;

}

Sound_Dispose();

if(Voice_Sum)//如果排队语音数不为0,说明还没播完

{

System_Sound_Dispose();

}

else if(Call_Wait_Count)//如果当前还有排队未播报的呼叫信息

{

//将显示指针放在排队的下一个呼叫信息,排队号从1开始,所以减1

Call_Info_Ptr = Call_Wait_Buffer[0] - 1;

Info_Disp_Time = 0;//显示计时清0

Play_Time = Voice_Time;//提醒次数

Show_WorkMode();

Call_Report();

Call_Wait_Buffer[0] = Call_Wait_Buffer[1];

Call_Wait_Buffer[1] = Call_Wait_Buffer[2];

Call_Wait_Buffer[2] = Call_Wait_Buffer[3];

Call_Wait_Buffer[3] = 0;

Call_Wait_Count --;

}

}

}

3 结论

本系统通过4G网络把数控控制系统联网运行,并把采集的数据传送到中央智能数控控制系统,通过中央控制系统可以实时监测各个数控控制机床的运行状态和运行数据.从而实现系统的网络化、数字化、智能化.该系统能够实现无人工车间,24h不间断监控数控机床,可节省大量人力, 提高生产效率.该系统用于对泉州德林机械有限公司的数控机床进行升级换代,使该数控机床实现数字化、智能化、网络化,反馈效果良好.

参考文献

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苏建志,姚壬癸
《内江师范学院学报》2018年第04期文献

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