本文關鍵詞：基于CAN總線的結(jié)晶器振動控制器研究與設計

  更多相關文章： 連續(xù)鑄鋼 結(jié)晶器 CAN總線 非正弦振動 控制器

【摘要】：結(jié)晶器是連鑄機的一次冷卻設備，是連鑄生產(chǎn)工藝中的核心設備。結(jié)晶器的非正弦振動具有上振平緩且時間長，下振時間短的特點，可以有效防止粘連性漏鋼，有助于脫模并且提高鑄坯質(zhì)量。結(jié)晶器采用液壓振動，易于實現(xiàn)非正弦振動，具有波形參數(shù)實時在線可調(diào)、精度高等特點。 本文以STM32單片機為核心，設計了一款基于CAN總線的連鑄結(jié)晶器振動控制器，采用模塊化設計方法，完成了同步串行接口（SSI）輸入模塊、兩路外部ADC振動位移同步采集模塊、內(nèi)部ADC采集模塊、兩路外部DCA控制信號同步輸出模塊、通信模塊以及人機交互等模塊的設計。本控制器通過SSI模塊可以接收來自振動位移傳感器的SSI信號，采用該信號可有效提高振動位移采集的速度、精度以及抗干擾性。為了使其具有較好的兼容性，控制器也可通過ADC同步采集模塊接收振動位移傳感器輸出的4~20mA電流信號；采用C語言編程，設計并實現(xiàn)了非正弦振動波形發(fā)生器、振動參數(shù)的修改、現(xiàn)場參數(shù)的采集、PID運算、控制信號輸出、信息上傳與下載以及人機交互等功能，為了避免在線修改振動參數(shù)對設備造成的沖擊，通過自動判斷參數(shù)的修改范圍，，采用漸進的階梯式修改方法。控制器通過CAN總線與上位機進行通訊，可以上傳現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)及相關參數(shù)，也可以接收上位機發(fā)送的控制指令，控制器還可以脫離上位機獨立工作，在上位機或通訊發(fā)生故障時，仍然可以保證生產(chǎn)的正常運行。 本文借助Altium Designer軟件，完成了控制器的硬件設計，利用keil開發(fā)環(huán)境完成了控制器的程序設計，并完成了樣機的制作。通過實驗及測試，控制器的各項功能達到了設計要求。該控制器可以作為智能CAN節(jié)點，構(gòu)建基于CAN總線的多流連鑄機結(jié)晶器振動控制系統(tǒng)，有效提高連鑄自動化水平。
【關鍵詞】：連續(xù)鑄鋼 結(jié)晶器 CAN總線 非正弦振動 控制器
【學位授予單位】：內(nèi)蒙古科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG233.6
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 引言8-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 連續(xù)鑄鋼工藝介紹9-10
• 1.2 連鑄結(jié)晶器振動技術發(fā)展與現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 連鑄結(jié)晶器振動裝置10-11
• 1.2.2 連鑄結(jié)晶器的振動方式11-14
• 1.3 課題的背景及意義14-15
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容15-16
• 2 結(jié)晶器液壓振動控制原理及系統(tǒng)構(gòu)成16-22
• 2.1 液壓振動機構(gòu)16-18
• 2.1.1 液壓伺服控制臺16-17
• 2.1.2 電液伺服閥17-18
• 2.2 振動位移傳感器18-19
• 2.2.1 磁致伸縮位移傳感器原理18-19
• 2.2.2 Temposonics.RD4 磁致伸縮位移傳感器19
• 2.3 結(jié)晶器液壓振動控制系統(tǒng)19-20
• 2.4 基于 CAN 總線的多流振動控制系統(tǒng)20-21
• 2.5 本章小結(jié)21-22
• 3 結(jié)晶器振動控制器總體方案設計22-25
• 3.1 結(jié)晶器振控制器功能分析22-23
• 3.2 結(jié)晶器振動控制器總體方案23-24
• 3.3 本章小結(jié)24-25
• 4 結(jié)晶器振動控制器硬件設計25-42
• 4.1 控制模塊設計25-29
• 4.1.1 最小系統(tǒng)設計27-28
• 4.1.2 與外部設備接口28-29
• 4.2 模擬信號調(diào)理模塊設計29-32
• 4.2.1 ADC 芯片選型30
• 4.2.2 外部模擬信號調(diào)理電路設計30-31
• 4.2.3 內(nèi)部模擬信號調(diào)理電路設計31-32
• 4.3 SSI 信號調(diào)理模塊設計32-33
• 4.3.1 SSI 協(xié)議分析32
• 4.3.2 SSI 處理芯片選型32-33
• 4.3.3 SSI 信號調(diào)理電路設計33
• 4.4 控制信號輸出模塊設計33-34
• 4.4.1 DAC 芯片選型33-34
• 4.4.2 DAC 電路設計34
• 4.5 開關量輸入輸出模塊設計34-35
• 4.6 人機交互模塊設計35-36
• 4.6.1 按鍵電路設計36
• 4.6.2 TFT/LCD 觸摸屏電路設計36
• 4.7 通訊模塊設計36-40
• 4.7.1 CAN 總線介紹36-37
• 4.7.2 CAN 通訊模塊設計37-38
• 4.7.3 其他通訊模塊的設計38-40
• 4.8 電源模塊設計40-41
• 4.8.1 控制器電源需求分析40
• 4.8.2 控制器電源電路設計40-41
• 4.9 本章小結(jié)41-42
• 5 結(jié)晶器振動控制器軟件設計42-60
• 5.1 主程序設計42-43
• 5.2 初始化程序設計43-45
• 5.2.1 MCU 的初始化43-44
• 5.2.2 I/O 的初始化44-45
• 5.3 非正弦函數(shù)發(fā)生程序設計45-47
• 5.4 控制器參數(shù)修改程序設計47-51
• 5.5 定時器中斷服務程序設計51-52
• 5.6 PID 控制程序設計52-54
• 5.6.1 PID 控制算法52-53
• 5.6.2 PID 控制程序設計53-54
• 5.7 模擬信號采集程序設計54-55
• 5.7.1 外部 ADC 采集程序設計54
• 5.7.2 內(nèi)部 ADC 采集程序設計54-55
• 5.8 SSI 信號采集程序設計55-56
• 5.9 控制信號輸出程序設計56-57
• 5.10 人機交互程序設計57
• 5.11 通信程序設計57-59
• 5.11.1 CAN 通訊協(xié)議設計57-58
• 5.11.2 CAN 總線通訊程序設計58-59
• 5.12 本章小結(jié)59-60
• 6 結(jié)晶器振動控制器的測試60-67
• 6.1 控制信號采集測試60-62
• 6.1.1 內(nèi)部 ADC 信號采集60-61
• 6.1.2 外部 ADC 信號采集測試61-62
• 6.2 控制信號輸出測試62
• 6.3 參考波形發(fā)生器的測試62-63
• 6.4 PID 算法測試63-65
• 6.5 CAN 通信測試65-66
• 6.6 本章小結(jié)66-67
• 結(jié)論67-68
• 參考文獻68-72
• 附錄[電路原理圖]72-73
• 在學研究成果73-74
• 致謝74

【參考文獻】

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本文編號：529377