特种纤维强力丝热辊温度控制系统通信与人机界面设计的研究

论文摘要

嵌入式Linux的出现为嵌入式操作系统提供了一种极有吸引力的选择。现场总线控制系统（FCS）则突破了集散控制系统（DCS）中通信由专用协议的封闭网络来实现所造成的缺陷,把基于封闭、专用的解决方案变成了基于公开化标准化的解决方案。在热辊温度监控领域,通常采用单片机直接控制或部分采用集散式控制系统,而本课题是在引入嵌入式Linux操作系统的基础上,结合了现场总线技术特点,设计了拥有友好人机界面的热辊温度控制系统。该系统具有标准的模拟信号和数字信号输入、输出接口,能实现LCD显示、触摸屏人机交互、多级通信及实时温度控制等功能。该系统适用于多种热辊温度控制和类似监控系统。本文在嵌入式Linux环境中,提出了一种基于Modbus协议的热辊温度控制系统的设计方案;实现了Linux主机和多个从机之间的可靠通信;采用间接通信的方式,上位机通过读写某个从机内特定的寄存器,查询或设置该组热辊的温度值;给出了系统RS-485总线连接形式和Modbus RTU消息帧的实现方法,并用Qt设计了人机界面。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 热牵伸辊概述
• 1.2 监控系统发展现状
• 1.2.1 集中式控制系统
• 1.2.2 集散式控制系统
• 1.2.3 现场总线控制系统
• 1.3 嵌入式系统概述
• 1.3.1 嵌入式系统概念
• 1.3.2 主流嵌入式操作系统介绍
• 1.4 课题背景与研究内容
• 1.4.1 课题背景介绍
• 1.4.2 课题研究的主要内容
• 第2章 热辊温度控制系统开发平台的构建
• 2.1 选择硬件平台
• 2.1.1 Intel Xscale处理器
• 2.1.2 UP-TECHPXA270S科研平台
• 2.2 嵌入式开发环境的建立
• 2.3 嵌入式GUI的选择和实现
• 2.3.1 嵌入式GUI的选择
• 2.3.2 GUI开发平台的实现
• 第3章 热辊温度控制系统总体设计方案
• 3.1 热辊温度控制系统软件结构
• 3.1.1 系统分解
• 3.1.2 系统线程拆分
• 3.2 热辊温度控制系统通信机制
• 3.2.1 系统的拓补结构
• 3.2.2 电气连接方式
• 3.2.3 通信协议的选择
• 3.3 热辊温度控制系统人机界面
• 3.3.1 人机界面设计原则
• 3.3.2 人机界面设计过程
• 3.3.3 人机界面开发环境选择
• 第4章 Modbus协议串行通信设计
• 4.1 MODBUS协议
• 4.1.1 Modbus协议概述
• 4.1.2 Modbus协议传输模式
• 4.1.3 Modbus协议消息帧格式
• 4.1.4 Modbus协议功能码
• 4.2 LINUX环境下串行通信
• 4.2.1 串口属性配置
• 4.2.2 串口操作函数
• 4.3 基于MODBUS协议串行通信的实现
• 4.3.1 共用通信程序设计
• 4.3.2 上位机程序设计
• 4.3.3 下位机程序设计
• 第5章 Qt及人机界面设计
• 5.1 QT概述
• 5.1.1 关于Qt
• 5.1.2 Qt版本信息
• 5.1.3 Qt的组成
• 5.2 QT编程
• 5.2.1 信号和槽
• 5.2.2 元对象系统
• 5.2.3 事件和事件过滤器
• 5.3 热辊温度控制系统人机界面的实现
• 5.3.1 系统的主界面设计
• 5.3.2 温度监控界面设计
• 5.3.3 系统运行状态监视界面设计
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢