基于总线的CO2激光器控制系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

采用基于DSPIC和总线的方法，进行CO2激光器控制系统设计， 随着大功率CO2激光器本身及其在工业、科研、军事等方面的发展，其系统的复杂程度越来越高，因此对其控制系统提出了更高的要求，目前我们采用的PLC和单片机为核心的控制系统分别存在控制功能简单、控制精度较低、数据算法较少、工作速度低、系统扩展困难等缺点，无法满足日益发展的应用要求。

而DSP体积小，运算速度快、精度高、稳定性高、易扩展和方便组成多机分布式并行处理系统，可采用汇编语言或C语言编写控制软件等优点，因此，采用采用DSP作为大功率CO2激光器控制系统核心，更新现有的单片机或PLC，将会很大程度提高CO2激光器系统本身性能和应用水平，对我国CO2激光器的研究、应用具有重要意义。

2. 国内外研究现状分析

目前国内外激光器的核心控制部分大多采用PLC进行控制，PLC是面向用户的专门用于工业自动化控制的集成模块，采用大规模集成电路技术以及先进的生产工艺使其具有很高的可靠性和抗干扰能力。由于PLC的顺序控制功能可以取代传统继电器顺序控制方式减少了控制系统设计的工作量而被国内外激光器厂商广泛应用，就目前来看，PLC的运算速度以及发展信号处理能力较其他DSP产品相对弱一些，智能化程度还不够高，随着大功率CO2激光器功能的不断扩展采用DSP将逐步落实。

大部分激光器的控制系统采用传统的DCS控制系统（分布式控制系统）结构，这种结构采用一对一的设备连接方式，所有现场设备都必须与主控单元一一连接，增加了布线难度，可控性较差，模拟信号在传输过程中较容易受到干扰，不能够满足系统对可靠性的要求，需改善。国内外现在研究的另一个热点是现场总线技术，他是集智能传感、数据通信、计算机、控制为一体综合技术。现场总线控制系统（FCS）改变了传统的DCS控制方式，采用现场总线的开放性和互操作性将现场控制器和仪器仪表设备进行互联构建现场网络，控制功能均下方到现场实现彻底的分散控制，同时所有信号均以数字信号形式在网络上进行传输，采用现场总线技术不仅降低了安装和维护费用，更提高了系统的可靠性和互操作性。现场控制系统将是未来激光器系统的发展方向。

3. 研究的基本内容与计划

采用基于总线的方法、利用dspic，进行co2激光器控制系统的设计，需要研究的内容的有：

1.使用dsp实现激光器的主要控制功能，包括激光器自动运行流程控制、故障检测、数控系统联机运行等功能。

2.研究基于dsp和can总线功能，使用can总线可以将开关电源、功率计、混气单元等组建成现场网络。

4. 研究创新点

通过以上比较以及对未来激光器发展趋势的分析可以看出DSP和现场总线控制技术的引入可使轴快流CO2激光器的控制系统功能更加全面，从而取代了以往激光器的PLC控制系统中不可缺少的进行信号监测和处理的模拟数字电路板以及复杂的布线等，极大地增加了激光器控制系统的灵活性，提高了控制系统的效率，丰富了控制系统的资源。