基于CAN总线的铝电解槽打壳下料装置监控系统的研制

摘要

在电解铝生产过程中，氧化铝粉打壳下料装置的工作可靠性是影响生产连续稳定运行的重要因素，分析表明大部分的突发阳极效应都是由于下料系统的故障造成的。针对上述问题，在详细分析铝电解槽下料装置工作机理和常见故障的基础上，结合CAN总线通信技术，软硬件抗干扰技术，设计了一套基于CAN总线的分布式监控系统，实现对打壳下料装置的实时在线监测和优化控制。
　　设计采用隔离技术和保护技术相结合的硬件抗干扰措施和数字滤波等软件抗干扰措施，来提高系统的稳定性和可靠性，通过新型智能功率器件的应用来完善电磁阀驱动和保护，通过优化的控制方法实现气锤的控制，通过CAN总线实现远程可靠通信功能。整个设计以可靠、稳定为首要指标，投入运行后将大大提高下料系统的稳定性，减少阳极效应的发生，降低工人的劳动强度，达到节能降耗的目的。
　　通过对现场总线技术的分析，综合考虑实用性和性价比，选用CAN总线构建高可靠通讯网络。系统硬件电路设计以STC12C5A32S2单片机为核心，包括核心处理模块、电源模块、隔离数据采集模块、隔离CAN通信接口模块以及显示/键盘模块。同时设计了软件程序，针对硬件的各个模块，进行了软件功能的实现。整套系统性能稳定，能够满足铝电解生产长时间稳定运行的需要。

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摘要

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附表索引

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外相关技术的发展及现状

1．3 系统开发的主要内容

1．3．1 设计目标

1．3．2 研究内容

1．3．3 关键性问题

第2章 现场总线与抗干扰技术

2．1 现场总线技术

2．1．1 主流现场总线技术

2．1．2 项目中现场总线选择

2．1．3 CAN通信简介

2．2 测控系统抗干扰技术

2．2．1 光电隔离技术简介

2．2．2 测控系统干扰信号分析

2．2．3 硬件抗干扰措施

2．2．4 软件抗干扰措施

第3章 总体方案设计

3．1 铝电解槽下料装置测控需求分析

3．2 系统测控方案

3．3 控制器的主要功能

第4章 控制器硬件设计及抗干扰措施

4．1 控制器总体结构

4．2 核心模块设计

4．2．1 单片机STC12C5A32S2简介

4．2．2 核心模块电路

4．2．3 扩展电路

4．3 电源模块设计

4．4 数据采集模块设计

4．4．1 压力信号采集电路

4．4．2 开关量输入电路

4．4．3 开关量输出电路

4．4．4 脉冲计数模块电路

4．5 显示／键盘模块设计

4．6 CAN总线通信接口设计

4．6．1．通信控制器芯片MCP2515

4．6．2 隔离CAN收发器CTM8251T

4．6．3 CAN总线通信接口电路及抗干扰措施

第5章 控制器软件设计

5．1 主程序设计

5．2 数据采集程序设计

5．3 CAN通信软件设计

5．4 显示／键盘软件设计

5．5 打壳气锤控制程序设计

结论

参考文献

致谢

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