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铁矿石冶金性能测控网络系统的研究

作者：李青青 Publish: 2007-10-16 Hits:-

【中文题名】

铁矿石冶金性能测控网络系统的研究

【英文题名】

【学科专业】

电力系统及其自动化

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-10-16

【中关键词】

测控网络,CAN总线,实时性,冶金性能,模糊自适应PID,

【英关键词】

measure and control system,CAN bus,real time,metallurgical properties,fuzzy adaptive PID,

【分类导航】

工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化系统>自动控制、自动控制系统>计算机控制、计算机控制系统

【论文摘要】

在铁矿资源十分紧俏和钢铁价格不断攀升的形势下，如何利用好铁矿石资源，对炼铁生产的高产、低耗、低成本的可持续发展具有重大的战略意义。研究铁矿石的冶金性能，为炉料配比提供科学依据，对高炉生产具有重要的现实意义。本文课题的研究内容是设计一套铁矿石冶金性能测控网络系统。该系统采用三层网络结构形式：现场设备层、集中监控层、厂级管理层。现场层与监控层之间利用CAN总线进行数据通讯，监控层与管理层的数据传输则采用工业以太网。监控层以delphi6.0作为软件开发平台，利用Socket实现以太网数据传输，通过主节点对现场层进行监控。CAN总线采用主从式工作方式。主节点选用的是研华智能适配器；从节点是以ARM为核心，扩展D／A输出、通讯接口等模块，采用C语言实现。软硬件设计采取了抗干扰措施，增强了系统的可靠性。本文重点对CAN实时性进行研究。分析了CAN总线的数据通信原理和消息传送时延的产生原理，进而提出解决方案。针对周期性数据以时分多址技术为基础实现信息调度，对于猝发性数据采用动态优先级晋升方法，最后综合这两种方案，实现CAN总线数据传输的实时性。冶金性能实验测试过程中，加热炉进出气体...

【论文题纲】

摘要	3-4
ABSTRACT	4-8
第一章绪论	8-14
1.1 课题来源	8
1.2 课题背景和研究目的、意义	8-9
1.2.1 课题背景	8-9
1.2.2 研究目的和意义	9
1.3 测控网络的发展	9-11
1.4 现场总线技术	11-12
1.5 工业以太网	12
1.6 现场总线与以太网结合	12-13
1.7 本文内容与结构	13
1.8 本章小结	13-14
第二章系统工艺介绍及方案设计	14-24
2.1 铁矿石冶金性能测定方法	14-18
2.1.1 还原性能的测定	14-15
2.1.2 低温还原粉化性能的测定	15-17
2.1.3 荷重软化性能的测定	17
2.1.4 熔滴性能的测定	17-18
2.2 系统工艺流程介绍	18
2.3 系统方案设计	18-23
2.3.1 系统设计要求	19
2.3.2 现场总线的选择	19-21
2.3.3 系统方案介绍	21-23
2.4 本章小结	23-24
第三章测控网络节点硬件设计与实现	24-31
3.1 CAN智能节点硬件结构	24
3.2 CAN智能节点硬件设计	24-29
3.2.1 微处理器 LPC2114	25
3.2.2 CAN通信控制器SJA1000	25-26
3.2.3 CAN总线驱动器82C250	26-27
3.2.4 通信模块设计	27-29
3.3 硬件抗干扰技术	29-30
3.4 本章小结	30-31
第四章 CAN总线数据传输实时性的研究与实现	31-51
4.1 现场总线实时性分析	31-32
4.2 CAN总线技术特点	32-37
4.2.1 CAN总线特点	32
4.2.2 CAN总线的分层结构	32-33
4.2.3 CAN总线的位数值表示	33-34
4.2.4 CAN总线基本概念介绍	34-35
4.2.5 CAN报文的帧结构	35-37
4.3 CAN总线的通信原理	37-39
4.4 CAN总线时延分析	39-42
4.4.1 CAN协议帧的正常通信时间	39-41
4.4.2 CAN协议帧的最坏通信时间	41-42
4.5 CAN总线数据实时性传输解决方案	42-50
4.5.1 问题的提出	42-43
4.5.2 周期性数据传输实时性解决方案	43-46
4.5.3 猝发性数据传输实时性解决方案	46-49
4.5.4 两种调度方案的结合	49-50
4.6 本章小结	50-51
第五章测控网络系统的软件设计与实现	51-62
5.1 上位机监控软件实现	51-57
5.1.1 上位机软件功能介绍	52-53
5.1.2 CAN智能适配卡驱动程序介绍	53-54
5.1.3 主节点与从节点通信设计	54-55
5.1.4 网络通信的实现	55-57
5.2 现场智能节点的软件设计	57-60
5.2.1 从节点的通信初始化	58
5.2.2 从节点接收中断	58-60
5.2.3 从节点报文的发送	60
5.3 软件抗干扰技术	60-61
5.4 本章小结	61-62
第六章流量控制算法的实现	62-77
6.1 流量控制原理	62-63
6.2 控制算法实现	63-66
6.2.1 经典 PID控制	63-64
6.2.2 模糊控制	64-66
6.3 模糊自适应 PID控制器的设计	66-72
6.3.1 控制器结构	66-67
6.3.2 输入模糊化和隶属函数的确定	67-69
6.3.3 模糊规则	69-70
6.3.4 模糊推理与模糊判决	70-72
6.4 控制系统仿真和实验结果	72-76
6.4.1 MATLAB仿真软件介绍	72
6.4.2 流量控制系统的仿真研究	72-75
6.4.3 系统实际运行结果	75-76
6.5 本章小节	76-77
第七章总结与展望	77-78
参考文献	78-82
致谢	82-83
附录	83-84
攻读硕士学位期间的研究成果	84

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.386154



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