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初轧机厚度监测与显示系统设计

作　者: 赵骞
导　师: 叶春生
学　校: 华中科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 现场总线 PROFIBUS-DP SPC3 DP从站 STM32
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

初轧是炼钢和成品轧制的过渡环节,位于钢铁加工工序的前期,具体是压缩钢锭,改善钢锭质量,得到质量均匀、表面良好的钢坯的加工工艺。初轧机设备的加工尺寸直接关系到钢铁加工企业的生产能力,但是设备尺寸过大使得一般的数控系统难以满足要求。本文以初轧机的工作环境和工艺流程为设计需求,设计开发了一种基于PROFIBUS-DP总线技术的现场总线控制系统,用于钢坯的质量控制。该系统主要由PLC、智能传感器、多功能DP从站模块和大型LED显示器构成。本文的主要工作和成果归纳如下:1、选用带有DP从站接口的拉线式编码器对初轧机主轴压下量进行数据采集,采用西门子公司的S7-300型PLC作为DP的主站。使用STEP7完成传感器、PLC和多功能DP从站模块的网络组态,使钢坯的厚度信息能实时的显示在车间现场的显示屏上。2、设计开发了具有DP从站接口、CAN总线接口、RS-232通信接口、显示输出接口的多功能DP从站模块,用于PROFIBUS-DP总线的通信和厚度数据显示。DP从站接口采用“MCU+ASIC”的硬件协议实现方案,以意法半导体公司的STM32 MCU芯片和西门子公司的SPC3协议芯片接口电路为核心,外加辅助接口电路构成。3、实现了PROFIBUS-DP网络的主-从通信软件设计。利用RealView MDK开发工具完成了STM32系统配置、DP从站数据交换中断程序和显示输出程序的设计。本文的设计工作不仅仅为实现初轧机的厚度监测与显示,同时也对初轧机的整体控制系统改造方案进行了初步探索。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-15
  1.1 引言  7
  1.2 初轧机设备的现状  7-8
  1.3 总体设计方案  8-9
  1.4 现场总线技术概述  9-11
  1.5 国内外现场总线技术的发展现状及趋势  11-13
  1.6 课题的研究意义  13-14
  1.7 论文内容安排  14-15
2 PROFIBUS 现场总线技术研究  15-23
  2.1 PROFIBUS 现场总线技术简介  15-16
  2.2 PROFIBUS 的协议结构  16-17
  2.3 PROFIBUS 的传输技术  17-19
  2.4 PROFIBUS 的存取协议概述  19-20
  2.5 PROFIBUS 的服务类型和报文格式  20-21
  2.6 PROFIBUS-DP 网络的创建  21-23
3 多功能DP 从站模块总体方案设计  23-30
  3.1 DP 从站接口概述  23
  3.2 DP 从站接口的几种开发方案  23-24
  3.3 STM32 嵌入式芯片简介  24-25
  3.4 SPC3 协议芯片简介  25-28
  3.5 多功能DP 从站模块总体设计方案  28-30
4 多功能DP 从站模块硬件设计  30-41
  4.1 DP 从站接口设计概述  30-31
  4.2 电源和MCU 模块  31-32
  4.3 STM32 与SPC3 之间的接口电路  32-36
  4.4 RS-485 驱动及接口电路  36-37
  4.5 显示输出模块电路  37-39
  4.6 CAN 总线通信接口电路  39-40
  4.7 小结  40-41
5 多能DP 从站模块软件设计  41-54
  5.1 DP 从站软件设计概述  41
  5.2 STM32 和SPC3 之间的关系  41-43
  5.3 STM32 的初始化  43-44
  5.4 SPC3 的初始化  44-46
  5.5 DP 中断程序设计  46-51
  5.6 DP 从站GSD 文件的编写  51-52
  5.7 显示输出模块的软件设计  52-53
  5.8 小结  53-54
6 总结与展望  54-55
  6.1 全文总结  54
  6.2 后续工作的展望  54-55
致谢  55-56
参考文献  56-58

初轧机厚度监测与显示系统设计

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