基于FPGA的番茄色選高速驅動系統(tǒng)設計研究.pdf

1、番茄色選機能夠將番茄醬制醬原料中混入的青番茄以及其他雜物有效剔除,但是現有剔除機構控制器的高速電磁閥驅動系統(tǒng)具有發(fā)熱高、能耗高、動作響應慢,多路同時執(zhí)行效率不高等問題,這些問題嚴重影響到番茄色選機的分選效果。針對色選機高速電磁閥驅動系統(tǒng)存在的以上問題,本文分析了目前各類電磁閥的驅動方式,針對加工番茄色選機執(zhí)行機構對電磁閥驅動的多路并行高速低能耗實現的要求,設計出了一種Modbus協(xié)議下基于FPGA的加工番茄色選機電磁閥驅動系統(tǒng)。

2、　　論文首先通過分析國內外各類電磁閥驅動方式,選取了雙電壓PWM式驅動方式作為電磁閥驅動方式,并對驅動系統(tǒng)的FPGA進行了選型。同時針對高速電磁閥驅動實際工作需求,對比分析現階段流行的通訊網絡以及協(xié)議,選擇了RS-485通訊網絡以及此網絡下的Modbus通訊協(xié)議。
　　采用了現代EDA技術,利用DXP2004對驅動系統(tǒng)核心器件FPGA的外圍驅動電路(時鐘電路、復位電路、電源)以及電磁閥驅動系統(tǒng)的硬件電路進行了設計,選取了合適的驅動

3、電路場效應管,利用DXP2004設計了Modbus通訊協(xié)議下的驅動系統(tǒng)通信接口。利用Multisim10完成了驅動電路的功能仿真,通過仿真得出電磁閥在低電壓關斷比高電平關段的時間縮短了50％,這樣提高了電磁閥的響應速度。
　　分析了Modbus協(xié)議結構,將驅動系統(tǒng)程序分為通訊程序和PWM程序兩部分,采用模塊設計的方式將通訊程序分為波特率時鐘模塊,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,數據處理模塊,T35&T1

4、5模塊,狀態(tài)機模塊進行研究,采用QuartusⅡ實現了對通訊程序各模塊的設計功能仿真以及程序調試。在QuartusⅡ中,對設計完成的PWM程序做了時序仿真。通過時序仿真,產生的PWM驅動波形與預期的波形吻合,滿足電磁閥驅動系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)高速動作的要求。采用實例化的方法,調用子模構建完善了頂層模塊的設計,采用圖元文件設計的思維完成了軟件系統(tǒng)的設計。
　　采用海泰克人機界面作為上位機,針對電磁閥驅動系統(tǒng)與上位機的通訊功能是否能夠實現以