基于CANbus的高炉槽下数字称重自动上料数据传输系统研究

论文摘要

现场总线是一种在工业控制系统中进行底层现场区域通信的新兴技术,而CAN总线作为现场总线的一种,以其自身稳定可靠、连接方便的特点已经被广泛地使用。本文针对高炉槽下数据传输系统所处环境干扰大、通讯距离较远的特点,采用CAN现场总线通讯技术,设计了分布式数字称重和自动上料的高炉槽下数据传输系统。设计时首先研究了传统高炉生产工艺和传统高炉数据通信技术,结合CAN总线通信模型建立了高炉槽下数据通信模型,根据QoS理论提出了DCMQ队列管理和动态调整优先级的方法改进数据通信;其次设计了基于单片机P89C58的分布式称重传感器接口单元,完成了高炉槽下数据传输通信CAN总线通信管理功能;最后对系统进行了软硬件的联调,完成了高炉槽下称重自动上料数据传输系统的样机,经过测试其能够很好地管理数据通信,减少延时,降低网络负载,从而保证高炉槽下高效又安全生产。论文所研究并实现的数据传输系统同时适合中小型现场总线通信,可以推广到其它相关工业行业和领域应用。

论文目录

• 摘 要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 现场总线产生背景
• 1.2 现场总线控制网络模型
• 1.3 现场总线的优点与技术特点
• 1.4 CAN 总线的特点和技术局限性
• 1.5 国外高炉槽下数字称重自动上料数据传输系统介绍
• 1.6 本文的研究内容
• 第二章 CAN 总线基本原理概述
• 2.1 CAN 总线背景知识
• 2.2 CAN 总线通信模型分层结构和性能特点
• 2.2.1 CAN 总线通信模型分层结构
• 2.2.2 CAN 总线性能特点
• 2.3 CAN 总线协议概述
• 2.3.1 帧格式
• 2.3.2 帧类型
• 2.4 常用的CAN 总线处理芯片和控制器
• 第三章 高炉槽下数字称重自动上料数据传输系统设计分析
• 3.1 传统高炉生产概述
• 3.1.1 传统高炉生产工艺
• 3.1.2 传统高炉数据通信技术
• 3.2 基于CAN 总线分布式数字称重自动上料数据传输系统
• 3.3 分布式数据传输系统智能管理单元
• 第四章 QoS 及分布式队列管理在数据传输系统中的应用
• 4.1 服务质量（QoS）结构体系
• 4.2 CAN 总线实时性分析
• 4.3 CAN 总线暂态通信分析
• 4.4 QoS 在高炉槽下数据传输系统中的应用
• 4.4.1 DCMQ 的基本思想
• 4.4.2 DCMQ 的应用
• 4.4.3 DCMQ 的加入和退出机制
• 第五章 高炉槽下数据传输系统接口单元的硬件设计
• 5.1 接口单元实现功能描述
• 5.2 接口单元的总体组成
• 5.3 接口单元硬件芯片及部分电路描述
• 5.3.1 P89C58 单片机及外围电路
• 5.3.2 SJA1000 CAN 控制器及外围电路
• 5.3.3 模数转换芯片 ADC0809
• 5.3.4 基于 LM358 的 I/V 转换电路
• 5.3.5 接口单元的多电源供电
• 第六章 高炉槽下数据传输系统通信协议设计和功能实现
• 6.1 高炉槽下数据传输系统通信协议内容
• 6.1.1 数据通信功能
• 6.1.2 优先级调整功能
• 6.1.3 故障处理功能
• 6.1.4 位速率检测功能
• 6.2 高炉槽下数据传输系统功能实现
• 6.2.1 实验条件
• 6.2.2 实验采用的方法
• 6.2.3 实验步骤和数据结果
• 第七章 结论
• 7.1 全文的工作总结
• 7.2 设计和实验的局限性
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果