基于ARM的板坯连铸机结晶器振动装置远程监测系统

摘要

随着工业自动化的发展，计算机控制技术在工业生产和管理中获得了广泛应用，传统数据采集系统已不能适应现代工业网络化发展的需要。工业以太网技术和Internet技术的迅速发展以及两种技术的紧密结合，使得工业自动化系统体系结构和操作管理方式发生了很大变化。在这一背景下，速度更快、功耗更低、通信功能更强的嵌入式远程数据采集系统得到迅速发展。通过Internet对工业现场情况进行远程监测已成为一种新的自动化系统运作模式。 课题以唐山国丰钢铁股份有限公司薄板厂建成并投产了1＃和2＃两台中薄板坯连铸机为监测对象，以现有连铸机设备为基础进行现代化技术改造。在分析结晶器及其振动装置的基础上，综合其各部分工艺参数的特点和要求，建立了用于现场的振动监测系统。监测系统能对一个或多个结晶器振动装置进行监测，实现多通道振动信号的采样、数据处理和显示等功能。本系统以32位ARM7TDMI-S处理器为核心，嵌入式实时操作系统pC／OS．II为软件开发平台，通过串行通信PPI协议的方式与现场的PLC控制设备连接；通过以太网通信方式与远程控制中心的PC机进行通信，实现采集数据的远距离传输、存储和处理。监测现场的嵌入式数据采集系统利用实时操作系统gC／OS．II进行任务之间的切换和通信，保证了系统的实时性、可靠性和稳定性，并具可扩展性。 本文详细介绍了系统的总体设计，硬件电路设计和相应应用程序设计。硬件开发是以主控模块的ARM7处理器LPC2214芯片为核心，通过在LPC2214芯片上扩展RS485接口和网络接口，将现场的PLC控制设备连接到Internet，实现了PLC和远程监测主机之间的网络通讯。软件开发是在主控模块中以p．C／OS．II实时嵌入式操作系统为平台。在实验室对系统进行了测试，试验表明系统设计达到了预期要求。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1课题的提出

1.2国内外研究现状

1.2.1连铸结晶器振动装置监测技术

1.2.2基于Internet的远程监测技术

1.2.3基于状态监测与诊断系统的虚拟仪器技术

1.2.4远程嵌入式振动监测系统

1.3课题的任务和目标

1.4论文的主要研究工作

第2章 中薄板坯连铸机结晶器振动监测方式分析

2.1连铸设备及生产工艺简介

2.2连铸机结晶器振动技术

2.3液压式连铸机结晶器振动装置监测方法

2.3.1液压振动技术简述

2.3.2液压振动结构组成

2.3.3液压非正弦振动参数及相关工艺参数

2.3.4液压非正弦振动参数的监测

2.4本章小结

第3章 系统的总体结构设计

3.1远程监测系统方案的基本思想

3.2远程监测系统的总体方案设计

3.2.1系统的目标

3.2.2系统的设计要求

3.2.3系统的功能

3.2.4操作系统及其它硬件设备的选择

3.2.5系统实施进程安排

3.3 远程监测系统的总体架构

3.4远程监测系统的软硬件总体规划

3.4.1硬件规划

3.4.2软件规划

3.5本章小结

第4章 系统硬件设计

4.1系统硬件构架框图

4.2系统硬件模块设计

4.2.1主控模块

4.2.2采集模块

4.2.3通信模块

4.3本章小结

第5章 基于μC/OS-Ⅱ的嵌入式应用程序设计

5.1系统应用程序设计

5.1.1总体设计方案

5.1.2系统启动代码的设计

5.1.3μC/OS-Ⅱ操作系统及移植

5.1.4嵌入式监测系统主程序

5.1.5系统参数设置

5.1.6 A/D采样任务

5.1.7数据TCP打包上传任务

5.1.8串行通信任务

5.2嵌入式TCP/IP协议栈

5.2.1 TCP/IP协议栈概述

5.3.2 ARM7中TCP/IP协议栈的结构

5.2.3远程监测系统通信模式

5.3系统功能试验

5.4本章小结

结 论

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目