[发明专利]基于ARM-Wince的四辊卷板机控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及四辊卷板机(four-roll plate bending machine)，具体涉及一种基于ARM和WinCE的集成了数控系统、触摸屏、键盘、SqlCE数据库、网络接口、RS232/RS485/SSI通讯功能的嵌入式四辊卷板机控制系统。 

背景技术

目前国内四辊卷板机大多是采用可编程逻辑控制系统PLC(Programmable Logic Controller)控制，采用触摸屏来实现人机交互。嵌入式控制系统与PLC相比，具有运算处理能力强、与PC通讯方便、成本低(相对相同性能指标的PLC)、可针对应用优化设计、用户使用方便、易于产品化等优点。 

嵌入式系统(Embedded System)是以应用为中心，计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。其是面向用户、面向产品、面向应用的基于先进的计算机技术、半导体技术、电子技术的一门技术。嵌入式系统广泛应用于工业过程控制、数控机床、电力系统、石油化工等工业领域。 

嵌入式操作系统(Embedded Operating System)是一种支持嵌入式系统应用的系统软件，是嵌入式系统的重要组成部分。其具有通用操作系统的基本特点，能够有效管理复杂的系统资源，完成进程管理、处理器调度、存储管理、中断处理等操作。它通常包括与硬件相关的底层软件驱动、系统内核、设备驱动接口、通讯协议、图形界面等软件模块。 

人机界面HMI(Human Machine Interface又称用户界面)，是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，可连接伺服驱动器、变频器、直流调速器、仪表等工业控制设备，利用显示屏显示，通过输入单元(如触摸屏、键盘、鼠标等)写入工作参数或输入操作命令，实现人与机器信息交互的数字设备。 

四辊卷板机通常采用编码器来采集每个辊的位置信息。绝对值编码器测量与中间过程无关、抗干扰能力强，工业系统中广泛用于角度，长度和定位控制。SSI协议(Synchronous Serial interface)是应用于绝对式编码器通讯的一种同步串行协议，该协议通过二个信号(CLOCK和DATA)的串行方式来按位传输数据。 

发明内容

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案，一种基于ARM和WinCE的集成了数控系统、触摸屏、键盘、SqlCE数据库、网络接口、RS232/RS485/SSI通讯功能的嵌入式四辊卷板机控制系统。 

硬件方面：

显示触摸屏单元，以VC++控件布置界面，与输入单元共同构成人机界面HMI，向用户提供对设备的监控操作；

处理器单元，由飞凌公司的OK6410核心板配合自己开发的底板，运行WinCE操作系统，并在WinCE操作下面开发四辊卷板机数控程序。

存储单元，用于提供系统运行所需的存储空间，并向用户提供保存数据及用户程序的空间；

通讯单元，用于在处理器单元与各类设备传递数据，并用于下载用户程序，包括RS232、RS485、RJ45网口、USB接口及SSI接口，以连接各类外部设备。

输出单元，用于控制各类外部设备，输出单元包括I/O输出，DA输出。

软件方面：

OAL适配层，移植飞凌OK6410的BSP的基础上，针对本控制系统控制需求自行编写AD、DA、SSI、PWM、GPIO的流驱动。

操作系统层，自行定制适合本控制系统的最简WinCE内核文件。

数控程序，自行开发基于WinCE操作系统与本硬件平台的四辊卷板机数控系统。

为进一步实现上述技术目的，硬件方面，处理器单元采用飞凌公司的OK6410核心板，核心板采用三星S3C6410处理器，128MB Mobile DDR内存，1GB Nand Flash闪存；自行开发底板，底板包含有复位模块、以太网模块、SD模块、触摸屏模块、AD模块、DA模块、I/O模块、SSI模块、USB模块、RS485模块、RS232模块。软件方面，以WinCE作为操作系统，VC++编写数控应用程序，SqlCE作为数据库。 

为进一步实现上述技术目的，所述输入单元为两部分，包括16路光耦输入转换电路及2路AD输入电路，所述输出单元为两部分，包括16路光耦继电器输出转换电路、一路PWM输出电路和5路DA输出电路。外部输入的开关量经过光电隔离后连接到ARM的输入口，通过CPU处理后由光耦隔离输出。