基于CAN总线的测控技术在造纸工业中的应用

论文编号:ZD1141    论文字数:25485,页数:53

摘      要
 
 作为20世纪新兴的CAN总线技术，由于它所具有的众多优点决定了它具有广阔的发展前景。目前这项技术已被应用在汽车、医疗、电力、建筑和安检等许多领域，而CAN总线技术在国内造纸业的应用还不多见。本文主要研究了CAN总线技术在造纸业中制浆浓度控制系统和多段烘缸蒸汽温度控制系统的应用。论文研究内容对造纸行业的发展具有重要的实际意义。
 首先，论文对整个造纸行业的发展状况和发展前景做了介绍，并对自动化系统在制浆造纸行业中的应用状况做了概述，此外，论述了CAN总线技术应用于造纸行业的必要性。
 其次，论文从CAN总线的基本理论和基本概念入手，到CAN总线通信的核心技术和系统应用，逐步深入地对CAN总线技术进行了剖析和阐述,为论文后面的研究内容提供理论基础。
 再次，论文详细记录了课题研究中主要工作。采用80C196KC芯片，开发了制浆浓度控制模块、多段烘缸蒸汽温度控制模块，完成了这两个模块硬件电路和软件程序的设计框图工作，并且实现了各模块间基于CAN总线技术数据通信。
 最后，针对造纸生产过程的特点，提出了参数模糊自整定PID控制算法。
 本论文以现场总线CAN为基础，研究它在造纸过程中纸浆浓度、多段烘缸蒸汽温度测控中的应用原理和实现方法，目的是改进工业现场中测控的性能。该系统采用数字化的网络通信模型，可以提高数据通信的可靠性和实时性。
 
 关键词： CAN总线  制浆浓度  烘缸温度  80C196KC芯片
Abstract
 The CAN bus is a new technology in 20th century. As a result of its many advantages, it has determined that it has broad prospects for development. At present, the technology has been used in automotive, medical, power, construction and security and many other fields, and the CAN bus technology application in the domestic paper industry is also rare. This paper studies the CAN bus technology in the pulp and paper industry in the concentration of control systems and multi-stage steam dryer temperature control system. Research papers on the development of paper industry has an important practical significance.     First of all, the thesis of the entire paper industry and the development prospects of the development is introduced, and automation systems in the pulp and paper industry has done an overview of the situation, in addition, on the CAN bus technology used in paper industry need.     Secondly, the papers from the CAN bus of the basic theory and basic concept to the core of CAN bus communication technology and systems applications, the gradual deepening of CAN bus technology for the analysis and sets out for the thesis behind the research to provide the theoretical basis .     Third, in paper detailed record topic research prime task. Uses the 80C196KC chip, has developed the pulping density control module, the multistage drier vapor temperature control module, has completed these two module hardware circuit and the software routine design diagram work, and has realized during various modules based on the CAN bus technology data communication.       Finally, in view of the papermaking production process''s characteristic, proposed the parameter fuzzy self regulating decides the PID control algorithm.    In this paper, the CAN bus is based on the study of its paper-making process in the pulp concentration, multi-stage steam dryer temperature monitoring and control applications in the principle and method, aimed at improving the industrial scene in the performance of monitoring and control. The system uses a digital network communication model, can improve the reliability of data communications and real-time.

KEY WORDS：CAN bus   pulp consistency   dryer-temperature  80C196KC chips
目录
摘要 i
Abstract ii
目录 iv
第一章 绪论 1
1.1  造纸行业的发展状况和发展前景 1
1.2  自动化系统在制浆造纸行业中的应用状况 1
1.3  CAN总线的概述 2
1.3.1  CAN总线的产生与发展 2
1.3.1.1  CAN总线的由来 2
1.3.1.2  CAN总线在工业领域中的发展历程 3
1.3.2  CAN总线与其他总线之比较 3
1.3.2.1  CAN总线与其他现场总线之比较 3
1.3.2.2  常用的串行总线技术 6
1.3.3  CAN总线的特点 7
1.4  CAN总线技术应用于造纸行业的必要性 8
1.5  本章小结 9
第二章  系统应用CAN总线技术的总体方案与分析 10
2.1 造纸生产线控制系统 10
2.2 控制方案的确定 11
2.3 控制系统结构 12
2.4 系统采用CAN总线技术的原因 13
2.5 本章小结 14
第三章  基于CAN总线技术的测控系统硬件电路与软件设计 15
3.1 现场智能测控节点电路的设计 15
3.1.1 单片机微控制电路 15
3.1.2 数据采集电路 17
3.1.2.1 浓度检测电路 17
3.1.2.2 温度检测电路 20
3.1.3  输出驱动控制电路 22
3.1.4  信号处理电路 22
3.2 上位机的设计 23
3.3  软件设计 23
3.3.1  CAN基本通信软件 24
3.3.2  CAN应用层协议 29
3.3.3  数据字典 30
3.3.4  具体应用 30
3.4  本章小结 31
第四章  控制算法设计 32
4.1  PID控制的基本概念 32
4.2  模糊控制 35
4.3  模糊自适应PID控制 35
4.3.1 模糊整定PID控制原理 35
4.3.2 模糊整定PID控制设计 36
4．4 本章小结 39
第五章  结论与展望 40
5．1  课题设计得到的结论 40
5．2  工作展望 40
5．3  本文的不足之处 41
参考文献 42
致   谢 44
附   录 1  造纸生产线图 45
附   录 2  基于CAN总线技术测控系统硬件电路 46
附   录 3  光电频率发送和转换装置 48
附   录 4  80C196KC内部结构 49