使用STM32开发铸造生产线设备

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使用STM32开发铸造生产线设备

2万 · 2019-6-6 14:05

STM32铸铁型材水平连铸牵引控制系统设计

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水平连铸技术诞生于20世纪50年代，最早被应用在有色金属的生产上，具有稳定性好、
尺寸精度高等优点。该技术主要被应用于生产铸铁型材，铸铁型材在国外被称之为致密铁
棒(Dense Bars)，由于其独特的生产工艺优势，是许多砂型铸件都无法比拟的，后来此技
术在德国、日本和美国等不断被改进后，己经被广泛应用于普通钢、特种钢的工业化生产
中。水平连铸生产工艺流程图如图1.1所示:

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浪涌保护器选用交流50/60Hz,额定电压为AC380V。可对间接雷电和直接雷电影响
或其他瞬时过压的电涌进行保护。当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖
峰电流或者电压时，浪涌保护器能在极短的时间内导通分流，从而避免浪涌回路中其他设
备的损害。
设备的供电电源，都会存在各式各样的EMI噪声，其中人为的EMI干扰源，如各种
雷达、导航、通信等设备的无线电发射信号，都会在电源线上和设备的连接电缆上感应出
电磁干扰信号，出现在电源的输出端，在电源的负载电路中就会产生感应电压，成为电路
产生误动作或干扰电路中传输信号的原因。这些干扰就可以用噪声滤波器来加以防止。

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本设计中，交流伺服驱动器的输入端子主要有脉冲、方向、伺服使能，这些端子的信
号由控制器给定，驱动电机转动。输出端子为报警输出，其输入到控制器中进行判断，当
伺服驱动器产生报警输出时，指示灯亮，则进行手动报警复位。编码器检测电机的实时转
速并传输给伺服驱动器，进而由控制器通过伺服驱动器读取电机的当前转速，用于进行双
电机同步控制。
触摸屏主要完成对现场各输出状态的实时显示，以及对系统各参数、控制按键等输入
信号进行设定，达到了实时监控效果，方便现场操作。
由于生产现场环境比较复杂，各种电气设备会在环境中产生比较多的电磁干扰，从而
可能导致信号传输错误，同时为了增加传输距离，控制器和伺服驱动器之间，控制器和触
摸屏之间的通信都采用RS485总线方式，数据采用差分传输方式，有效的解决了共模干
扰问题，最大传输距离也可达1200米，并允许多个收发设备接到同一条总线上，设备间
采用MODBUS RTU协议进行通信。

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牵引控制程序:系统设计了两种控制模式，即手动模式和自动模式。电机正转时，牵
引机处于拉拔状态，电机反转，则牵引机处于反推状态。手动模式由正转按钮和反转按钮
控制，控制电机按照设定的转速进行运转;自动模式由启动和停止按钮控制，按下启动按
钮后，系统开始按照设定的工艺参数进行周期性循环工作，直到按下停止按钮后，系统停
止工作。
触摸屏监控界面:在MCGSE组态环境中，分别进行设备组态和窗口组态，完成监控
界面设计。由触摸屏向控制器发送控制命令、同时可以接受现场的各种数据并显示出来，
实现对生产过程的实时监控。
Modbus通信程序:实现设备之间的数据通信。包含两部分设计，一部分是控制器和
触摸屏之间采用Modbus通信，实现命令的发送和数据的显示;另一部分是控制器和伺服
驱动器之间的通信，电机的实时转速通过编码器反馈给伺服驱动器，在伺服驱动器内部，
有专门的寄存器保存此转速，控制器和伺服驱动器之间通过Modbus通信，读取电机的实
时转速，以便控制器进行同步控制。

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伺服驱动器的动作是由接收到的脉冲控制，该脉冲由控制器输出。脉冲的个数决定了
伺服电机转动的角度，脉冲的频率决定了伺服电机转动的速度。本文设计了两种伺服驱动
器脉冲输入接口电路，如图4.8所示。
其中图(a)将伺服驱动器PG端子共地，通过控制PP端子的电压，进而控制伺服驱
动器输入脉冲的电平。当STM32输出脉冲为低电平时，光祸导通，PP端子的电压为0.7V
PG端子为OV，则伺服脉冲输入为低电平;当STM32S输出脉冲为高电平时，光祸截止，
PP端子电压为24V }  PG端子为OV，则伺服脉冲输入为高电平。此种电路，STM32的输
出脉冲电平和伺服驱动器的输入脉冲电平相同。
图(b)则将PP端子接电源，通过控制PG端子的电平来控制伺服输入脉冲的电平。
当STM32输出脉冲为低电平时，光祸导通，PP端子的电压为24V }  PG端子为23.3V}
则伺服脉冲输入为低电平;当STM32S输出脉冲为高电平时，光祸截止，PP端子电压为
24V }  PG端子为OV，则伺服脉冲输入为高电平。同样，STM32的输出脉冲电平和伺服
驱动器的输入脉冲电平也相同。为了便于理解，本文在电路板实现时采用图(a)电路。

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