基于DSC的方形鋰離子電池卷繞機(jī)嵌入式控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、鋰離子電池具有體積小、容量高、質(zhì)量輕、工作電壓高、使用壽命長和無污染等性能優(yōu)勢，使其在各個領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。作為鋰離子電池生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，鋰離子電池卷繞機(jī)的性能決定了電池的質(zhì)量與產(chǎn)量。目前我國的鋰離子電池卷繞機(jī)在控制技術(shù)上落后于國外，大部分以PLC作為主要控制器，對于一些復(fù)雜的控制技術(shù)顯得力不從心。另外，昂貴的PLC大大提高了鋰離子電池卷繞機(jī)的控制成本。因此，高性能、低成本的鋰離子電池卷繞機(jī)控制方案具有十分重大的研究價值。
　

2、　本文通過對方形鋰離子電池卷繞電芯工藝的分析和研究，提出來了基于數(shù)字信號控制器(DSC)的嵌入式控制系統(tǒng)控制方案。該方案主要由硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和張力控制算法設(shè)計(jì)三大部分組成。硬件設(shè)計(jì)充分考慮了系統(tǒng)的性能要求、可擴(kuò)展性要求以及抗干擾能力。控制器采用了STMicroelectronics公司推出的基于ARMCortex-M4內(nèi)核的高性能微處理器STM32F407VE作為主控制器。STM32F407VE不僅在運(yùn)算能力上能媲美DSP，而且具有

3、豐富的片內(nèi)外設(shè)資源，能滿足設(shè)備的控制資源需求。詳細(xì)地介紹了控制系統(tǒng)所用到的硬件電路的實(shí)現(xiàn)方法，并對其工作原理進(jìn)行分析說明。在PCB Layout的設(shè)計(jì)中參照PLC的布局，各功能模塊具有明顯的電氣邊界，在硬件設(shè)計(jì)上盡可能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　軟件設(shè)計(jì)方面，介紹了嵌入式控制系統(tǒng)的集成開發(fā)環(huán)境和上位機(jī)組態(tài)軟件。設(shè)計(jì)了美觀且實(shí)用的人機(jī)交互界面。分析了嵌入式控制系統(tǒng)的整體程序框架，并詳細(xì)介紹了DSC與MCGS上位機(jī)之間的基于MODBUS協(xié)

4、議的通訊實(shí)現(xiàn)方法和步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動控制的實(shí)現(xiàn)方法。系統(tǒng)的程序結(jié)構(gòu)采用類似PLC掃描周期的架構(gòu)，嚴(yán)格按照獲得輸入、邏輯處理、輸出更新、通訊處理的程序?qū)哟?，在軟件結(jié)構(gòu)上提高了系統(tǒng)的可靠性。
　　在張力控制算法設(shè)計(jì)中，分析了卷繞過程中隔膜張力產(chǎn)生的原理，建立了卷繞機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，通過仿真分析出卷繞過程中張力不恒定的主要原因。提出了間接張力負(fù)反饋控制和收卷速度前饋控制相結(jié)合的控制方法，針對調(diào)試的設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)調(diào)試，并總結(jié)出具有一