基于DSP的方圆坯电磁搅拌系统的研究与开发

论文摘要

钢铁材料良好的综合性能和易于循环利用等特点,至今仍是人类社会发展所需的不可替代的材料。在过去的20年里,中国的钢铁工业取得了巨大的进步,连铸技术也取得了令人瞩目的成就,但是在通常的情况下,钢水凝固过程中,产生的多为柱状晶,而且过快的冷却速度,容易在钢材的内部出现“搭桥”现象,从而会出现中心缩孔、中心偏析等缺陷。为了减少以上缺陷,本文引进了电磁搅拌技术,在改善铸坯表面及内部质量方面有了很大的进步。本文首先介绍了电磁搅拌器的发展历程和发展趋势,接着分析了未来电磁搅拌器的发展方向。然后对电磁搅拌系统的各个重要组成部分的设计进行了详细的分析和说明,其中包括电磁搅拌器、低压变频电源、冷却水系统。论文中给出了低压变频电源的主电路图及其主控板,驱动板等硬件电路的设计,并对硬件电路的各个主要功能进行了详细的阐述,紧接着文中将低压变频电源的主流程图及各个功能软件流程图进行了分析,并且详尽的分析了用软件如何实现PWM算法,给出了规则采样法的基本原理。对于一个完善的系统来说,通信方式是非常重要的,在本次设计中,采用了Profibus-DP通信方式,本论文给出了Profibus-DP的通信规约,并且利用TMS320F2812芯片实现此种通信。根据实际应用情况,在论文的最后,给出了低压变频电源的实际运行波形和电磁搅拌系统的运行效果图,通过对比可以明显的发现,此系统在减弱铸坯内缩孔、偏析、疏松、夹杂物聚集等缺陷方面效果非常显著。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电磁搅拌器的发展历程及现状
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 电磁搅拌系统组成单元研究
• 2.1 主系统的设计
• 2.1.1 方圆坯电磁搅拌器结构及其工作原理
• 2.1.2 低压变频电源的设计及其功能
• 2.1.3 水冷却系统
• 2.1.4 上位机远程监控操作系统
• 2.2 本章小结
• 第3章 电源主电路拓扑结构及硬件的设计
• 3.1 主电路拓扑结构及其工作原理
• 3.1.1 交交变频电路
• 3.1.2 交直交型变频电路
• 3.2 硬件设计原理
• 3.2.1 主控制板的设计
• 3.2.2 驱动板的设计
• 3.3 本章小结
• 第4章 系统软件流程图及通信系统设计
• 4.1 系统软件流程图
• 4.2 主要功能的软件实现
• 4.2.1 正反转功能的实现
• 4.2.2 模拟量的采集及其处理
• 4.2.3 断电记忆功能的实现
• 4.3 SPC3通信系统
• 4.3.1 Profibus-DP概述
• 4.3.2 Profibus-DP专用ASICS芯片SPC3
• 4.3.3 Profibus-DP通信协议
• 4.4 本章小结
• 第5章 电磁搅拌系统使用效果分析
• 5.1 主要器件技术参数
• 5.2 低压变频电源的运行波形分析
• 5.3 电磁搅拌系统的运行效果
• 5.4 本章小结
• 结论及展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间发表的论文目录
• 附录B 铜管内冷式电磁搅拌器
• 附录C 低压变频电源柜
• 附录D 低压变频电源控制主程序
• 附录E 参数存储与读取子程序
• 附录F Profibus-DP通信子程序