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毕业设计-利用氧气顶吹转炉出钢料自动加注系统的设计—控制系统设计，共52页，16260字，附源程序代码、外文翻译
The Design of Automatic Alloy Material Feeding System of Oxygen BOF Steel—— The Design of Automatic Control System
摘 要
根据氧气顶吹转炉出钢的工作过程设计了钢料自动加注系统。首先，由功能要求提出多种设计方案，经过多方论证后确定最终设计方案及设计流程。其次，详细分析了自动加料系统中所应用到的各硬件接口技术及其工作过程，设计了以AT89S52为核心的控制电路和数模转换、数据采集、数码显示等各种外围电路。再次，对自动加料系统的软件系统进行了规划分析并进行了可行性论证，最后应用汇编语言编写了钢料自动加注系统的控制程序。
整个设计以单片机及其接口技术为基础，通过汇编语言编程实现了外围执行部件的预期控制要求。与现有的钢料加注方式相比，系统其最大的优点在于实现了钢料称量、加注的一体化和整个添料过程的自动化，并同时具有自检、防卡、防震等更为人性化功能。最后通过模拟现场控制信号，验证了系统控制过程的正确性和可行性。
关键词：自动添料系统；转炉炼钢；单片机；
 
目 录
引 言 1
1 功能与设计要求 3
1.1 功能与设计要求分析 3
1.2 功能与设计要求 3
2 方案论证 5
2.1 方案提出 5
2.1.1 基于PLC（可编程控制器）的实现形式 5
2.1.2 单片机的实现形式 5
2.2 得出方案 6
2.3 方案实现 6
2.3.1 模拟信号采集部分 6
2.3.2 A/D（模/数）转换部分 6
2.3.3 微处理器 7
2.3.4 显示电路 7
3 自动下料系统硬件设计 8
3.1 控制电路的硬件系统框架 8
3.2 控制系统各部分电路设计 8
3.2.1 微处理器电路设计 8
3.3 信号采集电路设计 11
3.3.1 传感器的选用 11
3.3.2 传感器的性能及技术参数 12
3.3.3传感器的安装 12
3.4 A/D(模数)转换电路设计 13
3.4.1 芯片AD574A概述 13
3.4.2 A/D转换器管脚说明 13
3.4.3 AD574A与单片机接口 14
3.5 数码显示电路设计 16
3.5.1 八段数码管概述 16
3.5.2 八段数码管的特点 16
3.5.3 八段数码管引脚图及各引脚功能 17
3.5.4 数码管驱动电路设计 17
3.5.5 八段数码管与AT98S52单片机的接口电路 18
4 自动下料系统的软件系统设计 20
4.1 软件系统中的主模块设计 20
4.2 软件系统分析 22
4.2.1 程序说明及分析 22
4.2.2 执行时间误差分析 22
5 实物模型制作 24
5.1 模型功能要求及说明 24
5.1.1 指示灯面板的功能设计要求及说明 24
5.1.2 LED八段数码管的显示要求及说明 25
5.1.3 更为人性化的要求加入 25
5.2 控制结构分析 26
5.2.1 控制系统的框架构建 26
5.3 控制器件选购 26
5.3.1分析模型各个电子器件的功能及型号 26
5.3.2 A/D转换器的选用 27
5.3.3 显示器件的选择 28
5.4 实物模型整体制作调试 29
5.4.1 实物模型系统硬件的构筑 29
5.4.2 实物模型系统软件的构筑 29
结 论 31
参考文献 32
附录1英文翻译 33
译 文 40
致 谢 58

1.1 功能与设计要求分析
由实际调查和查阅资料等不同的途径可以得知氧气顶吹转炉炼钢自动填料系统的大致工作系统应该是如下过程图（图 1-1）：
图 1-1 自动下料系统总体工作图
本示意图为设计前的参考示意图，在接下来的设计和计算中将以此自动填料结构框架为设计基础。图中的料仓门的自动开启和关闭以及防卡料装置采用电磁阀控制气缸来直接驱动，料车的往返运动则采用电动机配合限位开关SB1、SB2来驱动控制。而分配驱动的核心则由单片机通过软件逻辑编程来完成。
图中料车轨道是由两部分组成的，其中靠近料仓的那一部分在起轨道作用的同时也起着测量功能。其下部安装了专用的轨道传感器，通过轨道传感器的在线测量能将被测信号实时的传到控制核心AT89S52当中。从而来协调分配各执行机构和部件的功能状态。
1.2 功能与设计要求
分析当前氧气顶吹转炉炼钢的工作条件和特点以及结合该装置具有的称重、加料，防卡料等功能。所下物料为钢料：块状锰铁（约8cm*8cm）、粉末状碳化硅。又鉴于本设计的具体应用领域及场合，经认真研究分析本自动下料系统至少应满足一下几点功能与设计要求：
(1) 能实时监测整个自动控制过程。对本设计而言，最大的优点就是整个过程一目了然，以便迅速作出调整。
(2) 测量承重重量程为0～2000Kg，误差为0～10Kg。
(3) 当测得重量大于1000 Kg而小于1010 Kg时，关闭料仓并开始送料。当测得大于1010 Kg时关闭料仓并报警。
(4) 要有系统自检功能。作为一款数字产品应力争做到高集成化、智能化。
(5) 需要合理解决防卡料问题。
(6) 要通过逻辑编程实现系统自检、信号采集、信号处理、过程指示、硬件控制等功能的一体化。
(7) 驱动输出应满足工业需要，数据处理和显示部分用DC±15V、DC+5V供电，其余全部使用AC220V或AC380V供电。
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