基于CAN总线的结晶器振动控制器研究与设计

发布时间：2017-07-07 08:08

  本文关键词：基于CAN总线的结晶器振动控制器研究与设计

  更多相关文章： 连续铸钢 结晶器 CAN总线 非正弦振动 控制器

【摘要】：结晶器是连铸机的一次冷却设备，是连铸生产工艺中的核心设备。结晶器的非正弦振动具有上振平缓且时间长，下振时间短的特点，可以有效防止粘连性漏钢，有助于脱模并且提高铸坯质量。结晶器采用液压振动，易于实现非正弦振动，具有波形参数实时在线可调、精度高等特点。 本文以STM32单片机为核心，设计了一款基于CAN总线的连铸结晶器振动控制器，采用模块化设计方法，完成了同步串行接口（SSI）输入模块、两路外部ADC振动位移同步采集模块、内部ADC采集模块、两路外部DCA控制信号同步输出模块、通信模块以及人机交互等模块的设计。本控制器通过SSI模块可以接收来自振动位移传感器的SSI信号，采用该信号可有效提高振动位移采集的速度、精度以及抗干扰性。为了使其具有较好的兼容性，控制器也可通过ADC同步采集模块接收振动位移传感器输出的4~20mA电流信号；采用C语言编程，设计并实现了非正弦振动波形发生器、振动参数的修改、现场参数的采集、PID运算、控制信号输出、信息上传与下载以及人机交互等功能，为了避免在线修改振动参数对设备造成的冲击，通过自动判断参数的修改范围，，采用渐进的阶梯式修改方法。控制器通过CAN总线与上位机进行通讯，可以上传现场采集的数据及相关参数，也可以接收上位机发送的控制指令，控制器还可以脱离上位机独立工作，在上位机或通讯发生故障时，仍然可以保证生产的正常运行。 本文借助Altium Designer软件，完成了控制器的硬件设计，利用keil开发环境完成了控制器的程序设计，并完成了样机的制作。通过实验及测试，控制器的各项功能达到了设计要求。该控制器可以作为智能CAN节点，构建基于CAN总线的多流连铸机结晶器振动控制系统，有效提高连铸自动化水平。
【关键词】：连续铸钢 结晶器 CAN总线 非正弦振动 控制器
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG233.6
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 引言8-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 连续铸钢工艺介绍9-10
• 1.2 连铸结晶器振动技术发展与现状10-14
• 1.2.1 连铸结晶器振动装置10-11
• 1.2.2 连铸结晶器的振动方式11-14
• 1.3 课题的背景及意义14-15
• 1.4 本文主要研究内容15-16
• 2 结晶器液压振动控制原理及系统构成16-22
• 2.1 液压振动机构16-18
• 2.1.1 液压伺服控制台16-17
• 2.1.2 电液伺服阀17-18
• 2.2 振动位移传感器18-19
• 2.2.1 磁致伸缩位移传感器原理18-19
• 2.2.2 Temposonics.RD4 磁致伸缩位移传感器19
• 2.3 结晶器液压振动控制系统19-20
• 2.4 基于 CAN 总线的多流振动控制系统20-21
• 2.5 本章小结21-22
• 3 结晶器振动控制器总体方案设计22-25
• 3.1 结晶器振控制器功能分析22-23
• 3.2 结晶器振动控制器总体方案23-24
• 3.3 本章小结24-25
• 4 结晶器振动控制器硬件设计25-42
• 4.1 控制模块设计25-29
• 4.1.1 最小系统设计27-28
• 4.1.2 与外部设备接口28-29
• 4.2 模拟信号调理模块设计29-32
• 4.2.1 ADC 芯片选型30
• 4.2.2 外部模拟信号调理电路设计30-31
• 4.2.3 内部模拟信号调理电路设计31-32
• 4.3 SSI 信号调理模块设计32-33
• 4.3.1 SSI 协议分析32
• 4.3.2 SSI 处理芯片选型32-33
• 4.3.3 SSI 信号调理电路设计33
• 4.4 控制信号输出模块设计33-34
• 4.4.1 DAC 芯片选型33-34
• 4.4.2 DAC 电路设计34
• 4.5 开关量输入输出模块设计34-35
• 4.6 人机交互模块设计35-36
• 4.6.1 按键电路设计36
• 4.6.2 TFT/LCD 触摸屏电路设计36
• 4.7 通讯模块设计36-40
• 4.7.1 CAN 总线介绍36-37
• 4.7.2 CAN 通讯模块设计37-38
• 4.7.3 其他通讯模块的设计38-40
• 4.8 电源模块设计40-41
• 4.8.1 控制器电源需求分析40
• 4.8.2 控制器电源电路设计40-41
• 4.9 本章小结41-42
• 5 结晶器振动控制器软件设计42-60
• 5.1 主程序设计42-43
• 5.2 初始化程序设计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 非正弦函数发生程序设计45-47
• 5.4 控制器参数修改程序设计47-51
• 5.5 定时器中断服务程序设计51-52
• 5.6 PID 控制程序设计52-54
• 5.6.1 PID 控制算法52-53
• 5.6.2 PID 控制程序设计53-54
• 5.7 模拟信号采集程序设计54-55
• 5.7.1 外部 ADC 采集程序设计54
• 5.7.2 内部 ADC 采集程序设计54-55
• 5.8 SSI 信号采集程序设计55-56
• 5.9 控制信号输出程序设计56-57
• 5.10 人机交互程序设计57
• 5.11 通信程序设计57-59
• 5.11.1 CAN 通讯协议设计57-58
• 5.11.2 CAN 总线通讯程序设计58-59
• 5.12 本章小结59-60
• 6 结晶器振动控制器的测试60-67
• 6.1 控制信号采集测试60-62
• 6.1.1 内部 ADC 信号采集60-61
• 6.1.2 外部 ADC 信号采集测试61-62
• 6.2 控制信号输出测试62
• 6.3 参考波形发生器的测试62-63
• 6.4 PID 算法测试63-65
• 6.5 CAN 通信测试65-66
• 6.6 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-72
• 附录[电路原理图]72-73
• 在学研究成果73-74
• 致谢74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 A.Ramírez-López;R.Aguilar-López;A.Kunold-Bello;J.González-Trejo;M.Palomar-Pardavé;;Simulation factors of steel continuous casting[J];International Journal of Minerals Metallurgy and Materials;2010年03期

2 ;Microstructure and mechanical properties of BFe10 cupronickel alloy tubes fabricated by a horizontal continuous casting with heating-cooling combined mold technology[J];International Journal of Minerals Metallurgy and Materials;2012年04期

3 冯建;赵辉;刘伟文;张永杰;陶若杰;;磁致伸缩位移传感器电路系统的设计[J];电子测量技术;2010年01期

4 马勇;王旭东;臧欣阳;姚曼;张立;;结晶器液压振动台振动状态检测与分析[J];钢铁;2007年07期

5 李宪奎,朱清香,郑学然,张德明,曾宪武;结晶器非正弦振动波形及参数研究[J];钢铁;1998年11期

6 张兴中;刘庆国;黄文;方一鸣;;连铸结晶器非正弦振动函数及工艺参数研究[J];钢铁;2014年08期

7 魏艳红;韩丽洁;许昌;;基于PLC的电动缸伺服控制系统设计[J];电气传动;2014年10期

8 马勇;王旭东;臧欣阳;姚曼;张立;叶世鸿;;基于液压振动的结晶器非正弦振动[J];钢铁研究学报;2008年10期

9 史延春;梁军;;CAN总线特点及其与RS485总线性能比较[J];今日科苑;2007年14期

10 孟祥宁;朱苗勇;刘旭东;程乃良;江中块;;高拉速连铸结晶器非正弦振动因子研究[J];金属学报;2007年02期

本文编号：529377