基于Windows的SIEMENS计算机并行通讯研究及模型试验环境建立

摘要

宝钢2030五机架冷连轧机组系德国西门子公司二十世纪七十年代产品。尽管是当时世界最先进的轧机设备，但是随着市场对产品质量要求的不断提高，其生产系统的装备水平已显得比较落后，制约了产品品种的开发和产品质量的进一步提高；无法满足现代工艺技术的发展水平以及产品质量对控制系统的要求，因此己迫切需要对该系统进行改造。 在现场生产系统中，最优化计算机(以下简称OR机)和控制计算机(以下简称RR1机)发挥着核心作用。RR1机主要功能是直接控制基础自动化设备，改造主要在于硬件设备的升级，OR机主要功能是通过数学模型和控制模型对轧机进行控制优化，改造OR机需要轧制模型的研究，而轧制模型研究需要一个模型试验的模拟数据环境。因此提供相应的现有的数据环境、实现对现有系统的功能的模拟就成为整个系统改造的核心和技术瓶颈。在现有系统中，OR机与RR1机间的往来电文是整个轧机控制系统中最重要的内容，其间的通讯采用了SIEMENS3961并行通讯协议，因此需要剖析其间的通讯硬件和软件设置(通讯协议)。 本文在分析了现场OR机和RR1机3961并行通讯板的基础上，经过大量现场试验，以及对并行通讯技术的研究，破解了SIEMENS计算机3961并行通讯协议；借鉴OR机和RR1机的3961并行通讯板卡电路，运用单片机、CPLD等技术，设计和实现了电文监听和发送；结合数据采集、网络和数据库等技术建立了轧制模型的试验数据环境，该模拟数据环境构建了一个嵌入式的仿真系统，运用该数据环境可以进行轧制模型的在线和离线试验与研究。 本文设计和建立的轧制模型试验数据环境，实现了基于Windows的PC机与SIMENSR30计算机全双工并行通讯，为模型试验和研究提供了一个可靠的、稳定的、实时的仿真数据环境。本文使用的单片机和CPLD相结合的方法，以及建立嵌入式模型试验模拟数据环境的方法，对有关并行通讯数据采集研究和设备改造的实现有一定的借鉴价值和实际应用价值。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2数据采集技术

1.2.1 DSP技术

1.2.2 CPLD技术

1.3并行通讯技术

1.3.1并行通讯原理

1.3.2并行通讯的应用

1.4仿真技术

1.4.1半实物仿真技术

1.4.2嵌入式仿真技术

1.5论文的主要研究内容与组织

第二章PC机与SIEMENS计算机并行通讯系统设计

2.1课题背景

2.1.1 2030冷连轧计算机控制系统

2.1.2 2030冷连轧计算机控制系统通讯协议

2.1.3课题背景分析

2.2 SIMENS计算机间3961并行通讯分析

2.3 PC机与SIEMENS计算机并行通讯系统构成

2.3.1电文监听系统

2.3.2 OR机模拟发送系统

2.4小结

第三章电文监听系统

3.1电文监听系统构成

3.2电文监听器硬件和软件设计与实现

3.2.1电文监听器信号接收和驱动电路

3.2.2电文监听器光电隔离电路

3.2.3电文监听器数据采集电路

3.2.4数据采集功能的CPLD软件实现

3.2.5数据采集功能的单片机软件实现

3.3单片机与微机的通讯

3.3.1单片机与微机通讯方式

3.3.2单片机与微机通讯的电路实现

3.3.3单片机与微机通讯的软件实现

3.4监听电文的识别与分类

3.5监听电文的网络传输

3.5.1网络传输协议

3.5.2 TMI电文网络传输方案

3.5.3 TMI电文网络传输实现

3.6监听电文的数据库存储

3.6.1 Oracle数据库应用程序的开发

3.6.2 Oracle数据库操作软件实现

3.7小结

第四章OR模拟发送系统

4.1 OR模拟发送系统构成

4.2 OR机模拟发送器硬件设计

4.2.1 OR机模拟发送器时序控制电路

4.2.2 OR机模拟发送器电文发送电路

4.2.3 OR机模拟发送器应答电路

4.3 3961并行数据通讯协议的破译

4.3.1通讯协议时序破译试验设计

4.3.2通讯协议时序破译试验分析

4.3.3 3961并行通讯协议

4.4 OR机模拟发送系统软件实现

4.4.1 OR机模拟发送系统单片机程序实现

4.4.2 OR机模拟发送系统CPLD程序实现

4.5 小结

第五章模型试验环境构建

5.1模型试验环境构成

5.2模型试验环境结构

5.2.1模型试验环境软件运行机制

5.2.2模型试验环境主要功能的软件实现

5.3模型试验环境的实施

5.4小结

第六章总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间参与科研项目

附录A