炼焦生产过程无线网络控制系统设计及应用研究

摘要

焦炭是钢铁冶炼的主要能源，提高焦炭质量和产量对钢铁冶金具有重大的意义。然而炼焦生产工艺复杂，生产环境恶劣，这使得我国炼焦生产自动化水平不高，一系列自动化技术难以实现。由于无线通信技术具有组网灵活，安装、维护与使用方便的优点，且能提供高带宽的无线数据链路和进行数据传输。因此，将无线通信技术应用于炼焦生产过程已经引起了工业界和学术界的广泛关注。 本文针对我国某钢铁企业焦化厂综合生产管理系统可靠性低，焦炉作业系统自动化水平不高等问题，提出一种炼焦生产过程无线网络控制系统设计方法，开发炼焦生产过程无线网络控制系统试验平台。本文进行的主要工作在以下几个方面。 （1）通过对系统的功能需求分析，提出系统的基本实现方案，设计系统的网络结构和数据流程，在此基础上确定系统选用的无线数传模块； （2）基于异步时分复用的思想，提出将点对多点的星型系统转换为若干个点对点通信的方法，设计系统的通信协议，主站和从站软件控制流程以及主站轮询方法； （3）提出在主站建立本地OPC服务器的思想，开发基于KEPware的OPC服务器KEPware.KEPServerEx.V4，通过利用OPC Client将无线数传模块接收的数据写入KEPware.KEPServerEx.V4中； （4）开发试验平台，利用VC++6.0开发串口通信程序、OPC Client程序以及异步时分复用通信控制程序。 通过对试验平台进行点对多点数据传输的试验和误码率分析，运行结果表明本系统能够实现点对多点的无线通信，建立的系统稳定可靠，且误码率较低。

目录

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英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.2.1工业无线网络控制研究现状

1.2.2无线网络在炼焦生产中的应用

1.3主要研究内容

1.4论文构成

第二章 无线网络控制系统总体设计

2.1炼焦生产工艺分析

2.2系统需求分析

2.2.1现有有线系统现状及问题

2.2.2无线网络控制系统设计要求

2.2.3技术实现方案

2.3系统网络结构

2.3.1系统整体结构

2.3.2管理层结构

2.3.3控制层结构

2.4系统数据流程

2.4.1炼焦生产系统整体数据流程

2.4.2主从站点间数据流程

2.5无线数传模块选型分析

2.6本章小结

第三章无线网络通信机制设计

3.1通信协议

3.1.1无线数传模块间E型协议

3.1.2用户终端与无线数传模块间串口通信

3.1.3 OPC数据访问规范与实时数据采集

3.2数据链路层设计

3.2.1设备接入方案的选择

3.2.2数据帧格式

3.2.3 轮询访问控制

3.2.4数据链路的收发控制

3.3主站通信流程设计

3.3.1 串口通信程序

3.3.2主站软件流程

3.3.3主站无线数传模块参数配置

3.3.4数据封装、解包程序

3.4从站通信流程设计

3.4.1从站软件流程

3.4.2从站无线数传模块参数配置

3.5本章小结

第四章试验平台与应用研究

4.1无线网络控制系统硬件配置

4.1.1焦车节点硬件配置

4.1.2焦炉作业计划与调度系统硬件配置

4.1.3 L2数据库服务器硬件配置

4.1.4管理层从站节点硬件配置

4.2试验平台构建

4.2.1系统硬件实现

4.2.2系统软件实现

4.2.3 OPC服务器开发

4.2.4设备测试

4.3运行结果

4.4本章小结

第五章结论与展望

5.1 结论

5.2展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果