Ziel der Entwicklungsarbeit sollte es sein, einen Antriebscontroller zu designen. Dieser sollte als Basis für einen Praktikumsversuch zum Thema „Fuzzy-Regelung“ dienen. Die Studenten sollten dabei die Möglichkeit haben, eigene Regelungen zu erstellen und in einer realen Hardware-Plattform auszutesten. Eine (Echtzeit-)Visualisierung sollte weiterhin ermöglichen, direkte Rückschlüsse auf die Qualität der erstellten Regelung zu ziehen.

Als zusätzliche Forderungen standen:

= Zusammenarbeit mit den vorhandenen CAN [1]-Komponenten,
= Nutzung von fuzzyTech® zur Implementierung veränderlicher Fuzzy-Regeln,
= Ansteuerung der vorhandenen Linearachse unter Beibehaltung des Servoverstärkers und
= effiziente Nutzung der gerätetechnischen Ressourcen beim Entwurf der Platine.

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Inhaltsverzeichnis

Aufgabenstellung
- Eingrenzung des Aufgabenumfanges
Voruntersuchungen
- Linearachse
- Servoverstärker
- Feldbussystem
- Mikrocontroller
- Software
Konzept des Antriebscontrollers
- Hardware
- Software
Hardwareumsetzung
- Entwurf
  - Vorüberlegungen
    - Platine
    - Bauteile
    - Schnittstellen
  - Baugruppen
    - Netzteil
      - 5V-Versorgung
      - 12V-Versorgung
    - Mikrocontroller
      - Blockschaltbild
      - Takterzeugung
      - RESET-Logik
      - Programmier-Spannung
      - BDM-Interface
      - Digitale Ein-/ Ausgänge
    - CAN-Interface
    - RS232
    - Analogausgang
    - Externe Logik
      - Hardware
      - Software im EPLD
- Realisierung
  - Bauteilbeschaffung
  - Platine
  - Bestückung
    - Durchkontaktierungen
    - SMD-Bauelemente
    - Konventionelle Bauelemente
  - Elektrische Prüfung
  - Funktionsprüfung
Softwareumsetzung
- Architektur des Mikrocontrollers
  - CPU12
  - Digitale Portpins
  - Registerblock
  - Betriebsarten
  - Flash EEPROM
  - EEPROM
  - RAM
  - Interrupt- und RESET-Logik
  - Timer
  - PWM
  - Serielles Interface
  - CAN-Controller
  - A/D-Wandler
- Software im Mikrocontroller
  - Protokolldefinition
    - Befehlsvorgabe
  - Deklarationen
  - Beschreibung der Unterprogramme
    - Unterprogramm ‘Absolut_Pos'
    - Unterprogramm ‘Regelung'
    - Unterprogramm ‘send0'
    - Unterprogramm ‘Start_Ini'
    - Unterprogramm 'Abstand'
    - Unterprogramm ‘Test_CAN'
    - Unterprogramm ‘initall'
    - Unterprogramm ‘_hc12'/ Quelltext „hc12.s”
    - Unterprogramm ‘_inithc12'/ Quelltext „hc12.s”
  - Hauptprogramm
- Software im EPLD
  - Richtungs-Diskriminator
  - 24Bit-Zähler
  - Register bzw. Adreẞdekoder
  - Zusammenwirken der Teilkomponenten
Umsetzung in Praktikumsversuch
- Konzept
  - Hardware
  - Software
    - Visualisierungssoftware
    - fuzzyTech®
    - Compiler
      - Batch-Datei
      - Link-Definition-File
      - Initialisierungsroutine „crts.s”
    - Debugger/ Downloader
- Kurzbeschreibung des Praktikumsversuches
  - Versuchsvorbereitung
  - Generierung der Regeln
  - Übertragen des Regelwerkes
  - Evaluierung der Regelung
Ergebnis
- Nebenentwicklung
Ausblick

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Diese Diplomarbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Antriebscontrollers mit CAN-Interface. Das Ziel der Arbeit ist die Realisierung eines robusten und flexiblen Controllers, der sich für den Einsatz in verschiedenen Antriebssystemen eignet. Der Controller soll über eine CAN-Schnittstelle mit anderen Geräten kommunizieren können, um eine einfache Integration in bestehende Systeme zu ermöglichen.

Entwurf und Implementierung eines Antriebscontrollers mit CAN-Interface
Entwicklung und Optimierung von Software für den Mikrocontroller
Integration des Controllers in ein Antriebssystem und Durchführung von Praxistests
Analyse der Ergebnisse und Ableitung von Handlungsempfehlungen für zukünftige Projekte

Zusammenfassung der Kapitel

Kapitel 1: Aufgabenstellung: Dieses Kapitel definiert die Aufgabenstellung der Diplomarbeit und beschreibt die Anforderungen an den zu entwickelnden Antriebscontroller. Es wird eine Eingrenzung des Aufgabenumfanges vorgenommen, um den Fokus der Arbeit zu bestimmen.
Kapitel 2: Voruntersuchungen: In diesem Kapitel werden verschiedene Komponenten, die für den Aufbau des Antriebscontrollers relevant sind, untersucht. Dies umfasst Linearachse, Servoverstärker, Feldbussystem, Mikrocontroller und Software.
Kapitel 3: Konzept des Antriebscontrollers: Dieses Kapitel beschreibt das Gesamtkonzept des Antriebscontrollers. Es werden die Hardware- und Softwarearchitektur sowie die Funktionsweise des Controllers erläutert.
Kapitel 4: Hardwareumsetzung: In diesem Kapitel wird die Hardware des Antriebscontrollers detailliert beschrieben. Es werden die verschiedenen Baugruppen und Schnittstellen vorgestellt und die Realisierung des Designs erläutert.
Kapitel 5: Softwareumsetzung: Dieses Kapitel behandelt die Software des Antriebscontrollers. Es wird die Architektur des Mikrocontrollers, die Software im Mikrocontroller sowie die Software im EPLD erläutert.
Kapitel 6: Umsetzung in Praktikumsversuch: Dieses Kapitel beschreibt die praktische Umsetzung des Antriebscontrollers in einem Praktikumsversuch. Es werden das Konzept des Versuches sowie die einzelnen Schritte der Implementierung dargestellt.

Schlüsselwörter

Die Arbeit beschäftigt sich mit den Themen Antriebscontroller, CAN-Interface, Mikrocontroller, Softwareentwicklung, Hardwareentwicklung, Praktikumsversuch, Regelungstechnik und Feldbussysteme. Die Arbeit bietet einen detaillierten Einblick in die Entwicklung und Implementierung eines Antriebscontrollers, der mit verschiedenen Geräten über ein CAN-Interface kommunizieren kann. Darüber hinaus werden die Herausforderungen der Software- und Hardwareentwicklung sowie die praktische Umsetzung in einem Praktikumsversuch beleuchtet.

Häufig gestellte Fragen

Was war das Hauptziel dieser Diplomarbeit?

Das Ziel war der Entwurf und die Realisierung eines Antriebscontrollers mit CAN-Interface, der als Hardware-Plattform für Praktikumsversuche zum Thema „Fuzzy-Regelung“ dient.

Welche Rolle spielt das CAN-Interface bei diesem Controller?

Das CAN-Interface ermöglicht die Kommunikation mit vorhandenen Feldbussystem-Komponenten und sorgt für eine einfache Integration in bestehende Antriebssysteme.

Welche Software-Tools wurden für die Fuzzy-Regelung verwendet?

Für die Implementierung und Generierung der veränderlichen Fuzzy-Regeln wurde die Software fuzzyTech® eingesetzt.

Welche Hardware-Komponenten wurden im Controller verbaut?

Der Controller umfasst unter anderem einen Mikrocontroller (CPU12), Netzteile für 5V und 12V, ein BDM-Interface, RS232-Schnittstellen sowie ein EPLD für externe Logikfunktionen.

Wie sieht der praktische Einsatz im Studium aus?

Studenten können eigene Regelungen erstellen, diese auf die Hardware übertragen und die Qualität der Regelung mittels einer Echtzeit-Visualisierung evaluieren.

Welche Funktionen übernimmt das EPLD in der Hardware?

Im EPLD sind unter anderem ein Richtungs-Diskriminator, ein 24-Bit-Zähler sowie Adressdecoder für die Zusammenarbeit der Teilkomponenten implementiert.

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Details

Title: Antriebscontroller mit CAN-Interface
College: University of Applied Sciences Jena (FB Elektrotechnik)
Grade: 1,3
Author: Jörg Böttge (Author)
Publication Year: 2000
Pages: 136
Catalog Number: V8754
ISBN (eBook): 9783638156448
Language: German
Tags: Antriebscontroller CAN-Interface
Product Safety: GRIN Publishing GmbH

Quote paper: Jörg Böttge (Author), 2000, Antriebscontroller mit CAN-Interface, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/8754

Antriebscontroller mit CAN-Interface