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簡介:隨著通信與計算技術的發(fā)展,層出不窮的各種無線技術為人們提供了多種多樣的通信方式和無處不在的接入服務。但是,要實現(xiàn)真正自組織、自適應的泛在服務,還需要充分利用不同網(wǎng)絡間的互補特性,通過移動性管理機制實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡間的有機結(jié)合。其中,垂直切換技術是移動性管理領域的研究重點和研究熱點之一。作者重點針對基于嵌入式移動終端的移動切換模塊進行設計和實現(xiàn),主要內(nèi)容包括首先,作者對切換相關的移動IPV6、NEMO、SIP技術進行了詳細分析,并針對切換策略提出了一種基于模糊判據(jù)的多標準決策方法。然后,針對嵌入式移動終端的輕量級特性,提出了較為完整的終端協(xié)議實現(xiàn)方案,并設計、實現(xiàn)了一種無狀態(tài)SIP模塊、MLS模塊、切換決策模塊和MIP模塊。其次,基于上述成果,作者針對ARMS3C2440開發(fā)板,在LINUX環(huán)境中實現(xiàn)了上述成果的移植和測試。最后,在實驗室環(huán)境中搭建了GPRS和WLAN實驗平臺,實現(xiàn)了垂直切換功能,并通過平均時延等參數(shù)對切換性能進行了分析。
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簡介:隨著微處理器技術的飛速發(fā)展和系統(tǒng)的復雜程度日益增加,多核處理器逐漸應用在嵌入式系統(tǒng)中。特別是異構(gòu)多核處理器因其低功耗、低主頻、高運算性能的優(yōu)點,其構(gòu)成的系統(tǒng)具有更廣泛的應用前景。但由于目前國內(nèi)支持異構(gòu)多核處理器結(jié)構(gòu)的嵌入式實時操作系統(tǒng)產(chǎn)品并不多見,導致異構(gòu)多核處理器的優(yōu)勢難以發(fā)揮出來,系統(tǒng)開發(fā)周期冗長、軟件產(chǎn)品可維護性弱,移植性差。本論文結(jié)合異構(gòu)多核處理器的結(jié)構(gòu)、原理以及嵌入式操作系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀,針對HCS12X系列異構(gòu)雙核處理器MC9S12XEP100,在開放源碼的嵌入式操作系統(tǒng)ΜCOSⅡ的基礎上,設計和實現(xiàn)了支持帶協(xié)處理器的異構(gòu)多核的嵌入式實時操作系統(tǒng),從而為HCS12X系列異構(gòu)多核處理器環(huán)境下的嵌入式應用提供了一個系統(tǒng)級的支撐平臺,主要的工作內(nèi)容有如下幾點1、論文通過對支持異構(gòu)多核的嵌入式實時操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點的分析以及相關構(gòu)建技術的研究,設計了一個支持異構(gòu)多核的嵌入式實時操作系統(tǒng)的模塊化架構(gòu)。2、論文在分析XGATE協(xié)處理結(jié)構(gòu)特點和ΜCOSⅡ內(nèi)核代碼結(jié)構(gòu)的基礎上,提出用異構(gòu)雙核處理器MC9S12XEP100中XGATE協(xié)處理器實現(xiàn)ΜCOSⅡ時鐘節(jié)拍中斷,有效提高了ΜCOSⅡ?qū)崟r性,從而完成了ΜCOSⅡ的中斷管理模塊的構(gòu)建。3、論文在研究分析基于單核處理器的ΜCOSⅡ任務同步與通信機制的基礎上,設計采用硬件信號量、共享內(nèi)存通信、核間中斷相結(jié)合的管理策略來實現(xiàn)核間任務通信與同步,從而完成使主處理器與協(xié)處理協(xié)同工作,各自發(fā)揮自己的優(yōu)勢,整體上有效提升了系統(tǒng)的性能。4、根據(jù)上述研究成果,針對MC9S12XEP100異構(gòu)雙核處理器,設計并實現(xiàn)了基于ΜCOSⅡ的嵌入式實時操作系統(tǒng),并設計了一組測試用例和應用實例,對該系統(tǒng)進行性能和功能測試,通過測試結(jié)果進行分析總結(jié),驗證了設計方法的正確合理性。
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簡介:溫度,是生活中一個重要的參數(shù),在很多生產(chǎn)過程與科學實驗,都與溫度的測量和控制密切相關。尤其是在工業(yè)生產(chǎn)中,如冶金,化工,石油,建材,溫度的測量與控制更是占有舉足輕重的地位。隨著微電子和嵌入式技術的迅猛發(fā)展溫度控制系統(tǒng)也正朝著更加智能化的方向發(fā)展。電熱鍋爐作為一種新型的機電一體化產(chǎn)品,是一種將電能轉(zhuǎn)換為熱能,生產(chǎn)蒸汽或熱水的裝置,是目前較為理想的環(huán)保、節(jié)能型供暖設備。本文在研究了目前國內(nèi)外鍋爐溫度控制現(xiàn)狀的基礎上以山西運城卓里小區(qū)的取暖鍋爐為實際研究對象,提出了一種基于ARM的模糊PID溫度控制系統(tǒng),并對系統(tǒng)的硬件和軟件進行了設計。在硬件上本系統(tǒng)采用ARM9微處理器S3C2440A為核心處理器對溫度檢測單元和溫度控制單元進行了設計,系統(tǒng)應用了RS232串口電路,JATA接口電路和以太網(wǎng)接口電路,方便對數(shù)據(jù)的下載、系統(tǒng)調(diào)試和與PC機之間進行通訊,此外,對存儲模塊,電源模塊,以及液晶顯示模塊進行了設計。在軟件上,對LINUX操作系統(tǒng)進行了移植,并對溫度檢測模塊,RS232串口模塊,LCD顯示模塊,模糊PID控制算法等應用程序進行了開發(fā)設計,完成了設備驅(qū)動程序移植過程。本文在實際搭建的系統(tǒng)平臺上,用MATLAB工具分別對常規(guī)PID和模糊PID控制方法進行了仿真分析,實驗結(jié)果表明,模糊PID控制行之有效,而且具有較好的動態(tài)性能,穩(wěn)態(tài)性能與較強抗干擾能力。
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簡介:在汽車電子領域,隨著汽車電子工業(yè)的快速發(fā)展,汽車電子相關產(chǎn)品在汽車整車中的比例越來越大,汽車電子控制系統(tǒng)從硬件到軟件都變得更加復雜,電控單元的數(shù)量不斷擴大,控制軟件的功能不斷增加。在這種環(huán)境下,車載嵌入式系統(tǒng)對芯片的計算性能和和其上的軟件系統(tǒng)提出了更高的要求。本文正是基于以上的問題,針對車載嵌入式系統(tǒng),將在日本工業(yè)界廣泛應用的TOPPERSASP操作系統(tǒng)在OMAP3530異構(gòu)多核平臺上加以移植和改進,使得ARM核和DSP核協(xié)同工作,實現(xiàn)了一個兼顧控制和計算性能的異構(gòu)多核解決方案。本文的主要工作內(nèi)容可以總結(jié)為以下幾個方面1在OMAP3530異構(gòu)多核芯片上的ARM端和DSP端研究和實現(xiàn)了LINUX和TOPPERSASP操作系統(tǒng)。針對OMAP3530平臺的特點,移植了LINUX到ARMCTEXA8核,移植并改進了TOPPERSASP嵌入式操作系統(tǒng)到TMS320C64XDSP核,其中,DSP端的TOPPERSASP在ARM端啟動完成后由LINUX加載到內(nèi)存指定地址運行。2實現(xiàn)了OMAP3530平臺ARM端和DSP端核間互斥和同步機制。具體來說,設計并實現(xiàn)了一種自旋鎖機制提供對內(nèi)存共享數(shù)據(jù)區(qū)的互斥訪問,為LINUX和TOPPERSASP各自的自旋鎖機制提供了接口,設計并實現(xiàn)了核間中斷的方式提供核間任務同步。3設計并實現(xiàn)了應用程序開發(fā)運行模式和核間任務調(diào)度方法。對可能運行于實驗平臺的任務進行合理劃分,LINUX端任務以應用程序的方式存在,而DSP端任務則和TOPPERSASP內(nèi)核代碼一起編譯,并由LINUX加載運行。在LINUX內(nèi)核添加DSPLINKER模塊以核間中斷的方式發(fā)起對DSP端的任務調(diào)用,以共享內(nèi)存?zhèn)鬟f數(shù)據(jù)。以上工作的實現(xiàn),為車載嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)提供了一個良好的軟硬件平臺,為相關開發(fā)人員提供了一種有益的思路,也拓展了TOPPERSASP的應用范圍。
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簡介:本設計依照普通實驗室用戶對電源參數(shù)的要求,提出了一種基于脈沖寬度調(diào)制PWM高效率、低功耗開關電源直流電壓轉(zhuǎn)換器的設計方法,采用全橋、降壓、推挽回路為主電路拓撲。由LM3S1138微控制器對輸出電壓和電流進行采樣形成高精度的電壓電流反饋,輸出正負電源基準PWM波形,與TL494斬控芯片相結(jié)合進行脈沖寬度調(diào)制,使輸出電壓在30V30V可調(diào);STC5616AD單片機負責編碼電位器的編碼檢測和可調(diào)電壓和電流輸出顯示。二者之間可相互通信。通過參數(shù)設計,預計系統(tǒng)達到以下指標電源輸出電壓在30V30V電壓可調(diào),并固定±12V和±5V輸出,最大輸出電流為5A,總功率為420瓦,電源效率為85%。
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簡介:雙目視覺測量是一種高效、非接觸性的先進檢測技術在機器人自導引、交通、軍事、醫(yī)學診斷及工業(yè)檢測等領域的應用日趨廣泛。本文以機器人智能避障中自動測距為應用背景設計并實現(xiàn)了一套基于嵌入式平臺的雙目主動測距系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用激光器探測前方障礙物以激光點作為視覺匹配特征提高系統(tǒng)對目標定位的主動性并有效降低視覺匹配的算法復雜度;采用掃描技術通過電機來帶動激光發(fā)射器擴大探測范圍;采用嵌入式平臺開發(fā)系統(tǒng)具備微型化、實用等特點。文章首先闡述了視覺測量技術的原理在總結(jié)已有視覺測距系統(tǒng)的特點及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎上根據(jù)雙目主動測距系統(tǒng)的設計要求設計了系統(tǒng)的總體框架。然后采用51單片機為電機控制芯片完成了激光發(fā)射模塊的軟硬件設計實現(xiàn)了激光掃描前方范圍的功能;選擇USB攝像頭完成雙路視頻采集裝置的搭建;采用基于ARM9的嵌入式平臺作為測距模塊完成了底層軟件的移植。在搭建好系統(tǒng)底層開發(fā)平臺后進而完成了視頻采集及顯示激光點的圖像濾波、分割匹配等應用程序的開發(fā)最終實現(xiàn)系統(tǒng)測距功能。實驗測試表明系統(tǒng)測距范圍和誤差符合設計要求;主動探測性強實時性較好且成本較低。
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簡介:近年來隨著通信電子技術的快速進步,實時嵌入式系統(tǒng)已被廣泛應用到生活的各個方面。與傳統(tǒng)實時系統(tǒng)相比,實時嵌入式系統(tǒng)的資源更加有限、應用環(huán)境也更復雜多變,一般應用于反應式系統(tǒng),其任務調(diào)度更加困難。但當前調(diào)度策略的任務切換頻繁、任務可調(diào)度性較低,難以滿足要求。因此面向?qū)崟r嵌入式系統(tǒng)如何通過減少任務切換開銷,提高任務集的可調(diào)度性,具有重要理論意義與實際應用價值。本文主要研究實時嵌入式系統(tǒng)中任務調(diào)度的問題,針對不同類型的任務集合,基于改進的統(tǒng)一調(diào)度,分別提出了一種支持同步任務的調(diào)度算法IFPGS和一種異步實時任務集的調(diào)度算法IFPGSAST,最后通過實驗驗證了所提算法的有效性。本文主要工作和研究成果如下首先,研究了統(tǒng)一調(diào)度的任務可調(diào)度性分析,只考慮了任務最后運行階段的影響,存在任務響應時間過長的問題。因此,為進一步減少任務響應時間,通過考慮任務所有運行階段,重新分析任務的可調(diào)度性。基于I級活動周期推導出任務可調(diào)度性判定公式。將可調(diào)度性判定公式轉(zhuǎn)變?yōu)榛诶鄯e執(zhí)行請求的可調(diào)度性測試,提出任務參數(shù)的分配算法IFPGS,改善任務集的可調(diào)度性。其次,針對釋放存在偏移的任務,基于改進的統(tǒng)一調(diào)度,提出了一種異步實時任務集合的調(diào)度算法。首先建立異步任務模型,利用可行性區(qū)間分析異步任務的可調(diào)度性,并給出判定公式?;诳烧{(diào)度性判定,提出異步任務參數(shù)的分配算法IFPGSAST,提高異步任務集的可調(diào)度性。最后,通過實驗驗證IFPGS算法與IFPGSAST算法的性能及有效性。仿真結(jié)果表明,與現(xiàn)有的同類算法相比,IFPGS算法與IFPGSAST算法能夠提高任務集的可調(diào)度性,并且在任務數(shù)較多時,算法依然具有良好的可調(diào)度性。
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簡介:21世紀以來,石油作為人類生存和發(fā)展的重要能源基礎,成為當今國際政治、經(jīng)濟、軍事、外交關注的焦點。面對分布廣泛且環(huán)境復雜的原油輸油管道,如何確保輸油管道的暢通和安全,具有重大的現(xiàn)實意義。傳統(tǒng)的輸油管道巡檢普遍采用的是人工巡線、人工紙質(zhì)記錄的工作方式。為了保證管道巡檢工作的順利進行,減少不必要的人為經(jīng)濟損失,設計一種改變傳統(tǒng)落后的巡檢方式的呼聲越來越高。本文首先結(jié)合管道巡檢的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀,論述了課題的研究意義和目的,并對項目管理理論、嵌入式GIS、GPS、GPRS、EMS30等核心技術進行了研究,對系統(tǒng)進行整體設計和系統(tǒng)分析之后,結(jié)合項目管理的基本原理,優(yōu)化了巡檢管理模式,在已有管道地理信息系統(tǒng)的基礎之上,進行了二次開發(fā),成功的設計了基于嵌入式GIS技術的原油管道巡檢管理系統(tǒng)。論文的核心內(nèi)容包括巡檢監(jiān)控平臺的設計、嵌入式手持終端的設計和數(shù)據(jù)維護中心的設計實現(xiàn)。對不同的用戶角色分級進行管理權(quán)限配置,并在數(shù)據(jù)庫中對數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行了設計。同時,確保手持終端通過移動互聯(lián)網(wǎng)通信技術,實現(xiàn)與服務器管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸和共享,彌補了傳統(tǒng)管道巡檢管理的信息滯后、不可視的缺點,實現(xiàn)對目標的可視化、實時化和數(shù)字化的管理1,達到了數(shù)據(jù)共享、統(tǒng)一管理、遠程監(jiān)控和管道巡檢“一張圖”管理的目的。本文的主要創(chuàng)新點首先是將項目管理的原理和思想成功應用到石油企業(yè)管道巡檢管理中,對管道巡檢管理流程進行了優(yōu)化成功將嵌入式GIS技術應用到ROID移動終端,提高了巡線人員野外讀取地圖、獲知管道信息的認知能力采用了目前最先進的瓦片數(shù)據(jù)處理技術,成功解決了海量圖形數(shù)據(jù)顯示與傳輸速度難題加入信息化管理元素,根據(jù)企業(yè)實際需求,開發(fā)了巡線評分模塊,制定評分標準,細化計算公式,使計算機自動對巡線人員工作情況進行評分,分別按照日、周、月和年的不同時間段輸出工作評價表。
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簡介:VXWKS系統(tǒng)完全滿足捷聯(lián)慣導軟件對實時性、多任務調(diào)度、高可靠性的要求,但是受版權(quán)保護且為美國WINDRIVER公司所研發(fā),不利于在自主國防裝備上應用,需要尋求其它的操作系統(tǒng)。以開源、安全、穩(wěn)定著稱的LINUX系統(tǒng)便是考慮之一。本文基于對捷聯(lián)慣導軟件任務需求及工作環(huán)境的研究,通過選擇合適的軟硬件平臺,對LINUX系統(tǒng)進行嵌入式開發(fā)和強實時擴展,并測試系統(tǒng)的實時性和網(wǎng)絡功能。本文主要做了以下工作1從捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和工作原理出發(fā),研究導航解算的基本原理。通過分析捷聯(lián)慣導軟件的任務需求與工作環(huán)境,對系統(tǒng)的軟件運行環(huán)境和硬件平臺提出了明確要求。PC104嵌入式計算機憑借著高性能CPU、良好的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點被選為硬件平臺,LINUX憑借著開源、可裁剪和軟實時性等優(yōu)點被選為軟件平臺。2分析捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的任務需求,構(gòu)建基于PC104的嵌入式LINUX系統(tǒng)。由于系統(tǒng)選用基于PCI總線的高速數(shù)據(jù)采集方案,所以實現(xiàn)了基于LINUX系統(tǒng)的PCI驅(qū)動程序,這為數(shù)據(jù)采集和解算奠定了基礎。3對捷聯(lián)慣導系統(tǒng)進行了實時性分析,包括LINUX系統(tǒng)、捷聯(lián)慣導軟件、UDP通信三部分。首先分析了LINUX系統(tǒng)的進程調(diào)度機制,對進程切換時間、中斷任務切換時間和中斷響應時間進行了測試分析;然后對基于LINUX系統(tǒng)的捷聯(lián)慣導軟件的實時性進行了測試分析;最后對PC104與上位機的UDP通信的實時性進行了測試分析。測試結(jié)果表明,所構(gòu)建的LINUX系統(tǒng)滿足捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的1MS采樣、數(shù)據(jù)讀取和導航解算的要求。4對XENOMAI的工作原理進行研究,基于LINUX構(gòu)建XENOMAILINUX雙內(nèi)核實時系統(tǒng),進一步對系統(tǒng)的實時性進行測試分析,結(jié)果表明系統(tǒng)具有微秒級的強實時性,同時也驗證了XENOMAILINUX實時化方案的可行性。
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簡介:隨著嵌入式系統(tǒng)的廣泛使用,嵌入式系統(tǒng)的安全越來越受到人們的重視,同時已經(jīng)出現(xiàn)了一些針對嵌入式系統(tǒng)的病毒和惡意軟件嚴重威脅到了嵌入式系統(tǒng)的正常使用。通常嵌入式系統(tǒng)會不斷導入導出數(shù)據(jù)和裝載新的程序,這些都會給嵌入式系統(tǒng)中原有的程序帶來安全隱患,所以需要采取必要的信息流追蹤措施監(jiān)控這些程序和數(shù)據(jù)的運行軌跡,當發(fā)現(xiàn)危險行為時對其進行阻止。本文針對惡意程序行為級的監(jiān)控,從程序在指令級的運行方式入手,為研究嵌入式系統(tǒng)的安全運行機制本文提出了污跡追蹤監(jiān)控機制。該監(jiān)控機制是在嵌入式處理器架構(gòu)上加入的安全防御控制,是一種硬件實現(xiàn)的信息流安全監(jiān)控機制。本文針對嵌入式處理器的安全運行機制,采用污跡追蹤的形式,對從外來隱患程序進行實時追蹤和監(jiān)控,從而保證原有程序的安全性。本文的目的在于提供一種適用于嵌入式處理器的信息流安全監(jiān)控方法,該方法包括對攻擊目標進行污跡標記,對污跡進行傳播和對污跡進行檢測。在處理器內(nèi)核設置污跡檢測寄存器,在指令通過流水線時,處理器通過污跡檢測寄存器完成對污跡的檢測,同時在污跡檢測過程中對威脅進行分類,將攻擊源在內(nèi)核中的威脅行為分為不同的級別。該方法與現(xiàn)有技術相比具有更小的硬件開銷和誤報率,能達到更優(yōu)的性能,能夠真正應用于對設計要求較高的嵌入式處理器中。
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簡介:近年來,隨著計算機技術和電子技術的發(fā)展,出現(xiàn)了越來越多的便攜式設備。傳統(tǒng)的推車式B超檢查儀也向便攜式方向發(fā)展,于是就出現(xiàn)了便攜式B超檢查儀。國內(nèi)各大超聲廠商都在竟相開發(fā)低成本、多功能、高可靠性、易于維護、容易操作的低價位便攜式超聲影像系統(tǒng),并且取得了一定的成果。但是與發(fā)達國家相比,還有一定的差距。便攜式B超診斷儀由超聲探頭和主機組成,主機由FPGAARMDSP和外圍設備組成。B超圖像的采集是通過超聲探頭掃描人體發(fā)出超聲信號,將采集到的回波信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳給FPGA;FPGA接收到前端的原始數(shù)據(jù)以后,對數(shù)據(jù)做預處理;做完預處理后將數(shù)據(jù)發(fā)給DSP和ARM,DSP對圖像做數(shù)字化處理,ARM負責圖像的坐標轉(zhuǎn)換和插值處理等后期處理,最終將圖像顯示出來。此外,ARM還負責系統(tǒng)的操作界面的顯示以及對外圍設備的控制等。本文的主要內(nèi)容是在ARM平臺上的便攜式B超系統(tǒng)終端軟件的設計以及B超圖像的傳輸與顯示設計,主要包括BOOTLOADER的移植、操作系統(tǒng)的裁剪和移植、文件系統(tǒng)的制作、驅(qū)動程序的編寫、圖像傳輸接口的設計、圖像的顯示設計、終端操作界面的設計以及應用系統(tǒng)的移植。本系統(tǒng)設計了圖像顯示、病歷管理、圖像處理、電影回放、圖像測量、圖像打印、網(wǎng)絡通信等功能。本系統(tǒng)硬件采用美國TI公司設計的OMAP3530處理器,印度MISTRAL公司制作的OMAP3530EVM評估板,使用UBOOT作為BOOTLOADER,嵌入式LINUX作為操作系統(tǒng)的內(nèi)核,JFFS2文件系統(tǒng)作為系統(tǒng)的文件系統(tǒng),使用QTEMBEDDED開發(fā)圖形界面。
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簡介:能源短缺和大氣污染已成為當今世界共同面臨的兩大難題。目前,我國存在很多工業(yè)和民用中小型鍋爐,其中大部分控制系統(tǒng)自動化程度低,存在燃燒不徹底、排煙氧含量偏高、排煙熱損失大等問題,直接造成了鍋爐熱效率低下和大量能量的浪費,同時也給環(huán)境帶來很大的污染,所以實現(xiàn)鍋爐的自動化控制具有重要的意義。鍋爐控制系統(tǒng)是一個典型的多輸入多輸出系統(tǒng),僅僅采用傳統(tǒng)的控制理論,控制效果不理想。本文以中小型工業(yè)鍋爐為背景,針對具體鍋爐控制模型,設計了一套基于ARM的TPC1062KS蒸汽鍋爐主機控制系統(tǒng)。該蒸汽鍋爐采用電加熱的方式,具有熱效率高,無污染;其次,該蒸汽電加熱鍋爐還需要設計7個均帶RS485通信接口的網(wǎng)絡儀表,包括1個水壓控制儀表、1個水位測控儀、1個測溫控制儀、1個氣壓控制儀、1個流量測控儀、1個電流檢測儀、1個電力儀表檢測儀表;此外,該控制系統(tǒng)用TPC1062KS作為核心控制器,克服了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)在測控功能、人機交互界面、數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡功能等方面存在不足,以適應現(xiàn)代企業(yè)對鍋爐控制管理方面的要求。最后,利用嵌入式組態(tài)軟件MCGS對鍋爐的監(jiān)控界面進行設計。在實際應用中,基于ARM的控制系統(tǒng)對鍋爐運行進行實時監(jiān)控,實現(xiàn)了鍋爐安全、穩(wěn)定、高效燃燒。
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