现场总线式流变仪测控系统的研制

摘要

随着我国经济的快速发展，对生产效率、成本的节约以及对新材料性能的要求等都大大地提高，并且对材料试验设备的要求也更加精细。近年来，高性能的流变仪的应用日益广泛，对流变仪控制系统的要求更高。本文研究基于总线控制的流变仪控制系统，可以满足生产和科研的这种要求。 流变仪控制系统主要是实现材料的物理的检测和流变仪工作环境参数的精确控制，从而实现对材料的试验，分析和测试。 本控制系统中的物料工作参数包括料温，扭矩，压力，转速等，本文主要研究对他们实现精确的检测与控制。温度测量采用数字在线校准技术，保证了测量的精度；压力和扭矩测量采用比率测量技术，提高了测量精度，转速控制采用变频器，智能接口，控制准确灵活。温度控制采用基于PID算法的复杂控制算法。 本论文描述了一个基于现场总线系统的测控平台，采用先进的三层总线控制的分布式计算机系统，应用层和控制层采用CAN总线接口，控制层和设备层之间采用RS485总线接口。整个硬件系统结构简单可靠，性价比高。 各单元电路均采用MSP430F149作为测量及数据处理的核心。应用IAR嵌入式程序设计平台，采用模块化的程序设计方法，程序具有多任务，实时性强的特点。模块问通讯采用Modbus标准协议。 经过实际应用，整个系统运行可靠，各项技术指标获得用户好评。

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第1章绪论

1.1转矩流变的发展概况

1.2转矩流变仪的总线式控制技术

1.2.1现场总线概述

1.2.2计算机控制方案

1.3研究方案的确定

第2章转矩流变仪测控对象的研究

2.1转矩流变仪的基本参数

2.2转矩流变仪的干扰因素及其来源

2.3控制对象及技术要求

2.3.1温度

2.3.2转速

2.3.3压力

2.4本章小结

第3章系统硬件设计

3.1系统硬件的拓扑结构及技术要求

3.2温度测量与控制

3.3压力及扭矩测量

3.4转速控制

3.5转速测量

3.6接口总线及通信协议

3.6.1 RS485总线及其接口

3.6.2 Modbus协议及其在转矩流变仪中的实现

3.6.3 CAN总线及其接口电路

3.7本章小结

第4章程序设计

4.1程序设计方法

4.2主程序设计

4.3中断服务程序设计

4.4主要功能模块函数原型及说明

4.5本章小结

第5章调试与结果分析

5.1静态调试

5.2动态调试

结论

参考文献

致谢

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