郑长征[1]2003年在《基于CAN总线的自动化模块及其应用》文中认为现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支的通信网络。它是一种能支持双向、多节点、总线式的全数字通信网络。基于现场总线技术的控制系统是一种新型的控制系统，它采用总线方式将现场控制单元、现场监视单元、操作站、通信接口单元连接起来，综合了计算机技术、通信技术和过程控制技术，以适应现代高水平生产控制与企业管理的需要。它继承和发展了常规仪表控制系统和计算机集中控制系统的优点，又弥补了它们各自的不足，体现了“信息集中，控制分散”的思想，它以崭新的结构体系、先进的技术面貌、复杂的信息处理功能和独具风格的控制方式应用于各个工业生产领域，已经逐步成为过程控制系统发展的主流，它的主要优点在于系统的开放性和互换性、网络结构简单、降低了生产成本，减少了维护工作量。由于现场总线是一门新技术，有各种不同的总线标准和总线形式，它们适用于不同的领域，本论文首先分析现场总线的体系结构、功能、类型，比较集散控制系统与现场总线控制系统的区别，然后集中论述了其中的一种现场总线——CAN总线(Controller Area Network)。介绍了它的协议规范，并且介绍了现在比较流行的CAN控制器芯片SJA1000和CAN接口芯片82C250，并在此基础上，组建了一个典型的基于CAN总线的自动化模块控制模型，把这个模型进行适当的改动就可以用于实际的工业控制领域和管理领域中。 作为一个应用实例，本文介绍了基于该自动化模块的张力控制系统。介绍了该系统各个组成模块的工作原理、工艺过程及其实现方法。每个模块都实现了功能分散控制，对过程参数检测及运算处理、控制策略的实现、控制信息的输出以及过程参数的实时控制等都在各个模块的过程控制单元中有效地、长期可靠地、无人干预地自动进行。该系统的现场总线智能化模块层由分散在各个模块的智能化单元组成。通过交换数据信息，可以使整个控制系统能够协调稳定地工作，减小了每个模块单独工作时产生的误差，提高了控制精度。整个系统设计时采用RS-485技术和CAN技术，它具有全数字化信息双向通信、多变量处理能力、自诊断等功能，系统中的各智能化单元工作独立，又可相互通信，在系统总线上，用户可以根据需要自由组态，灵活实现各种现场功能。
顾苑婷[2]2007年在《工业以太网和CAN现场总线在煤矿监控系统上的应用研究》文中认为随着经济的发展、社会的进步、生产管理自动化水平的不断提高,特别是网络的日益普及,集中监控系统在社会各行各业得到了越来越广泛的应用。我国煤矿使用的煤矿安全监控系统对改善煤矿安全生产状况发挥了积极的作用,但随着系统的推广使用和扩展,现有的系统已经暴露出了技术上的种种不足。原先的各类独立设备已经不能够满足现代化煤矿生产的需求,组建一个技术先进的煤矿通讯网络,对煤矿的设备、现场环境参数进行监测、控制,形成一个能够满足地域化控制,符合煤矿安全要求的煤矿信息管理系统,这已经是煤矿行业发展的大趋势。本文阐述了现场总线技术的定义、技术特点和优点,重点研究了CAN现场总线技术和工业以太网技术,分析了CAN现场总线技术和工业以太网技术的优点以及应用到煤矿监控系统的可行性。本文以控制器局域网(CAN)现场总线为各现场设备之间的通信网络,监控模块与远程计算机之间采用工业以太网相连接组成远程通信网络。现场监控设备之间采用CAN总线作为底层通信网络实现了全数字通信,可以对多达100路现场设备进行实时监控,将大量有关现场设备运行的参数信息集成到管理层,有利于设备的后期维护,对其进行及时报警和故障诊断。并对该方案的选取、系统各部分的硬件和软件的实现、整个系统可靠性和抗干扰性进行深入地研究。同时在软件方面,对模块化和层次化编程进行了研究和尝试。通过系统运行和性能分析可知,将工业以太网和CAN总线技术运用于煤矿监控系统,能很好地解决煤矿生产中能遇到的问题,使生产中的事故降到最低点,同时易于设备的后期维护,能给煤矿企业带来巨大的经济效益。同时本系统是一个全开放式系统,具有很强移植性和技术升级空间,可以很容易地应用到其他监控领域如电力、通讯、工厂等。
邹吉平[3]2006年在《基于CAN总线的分布式智能照明控制系统的设计与实现》文中研究指明智能照明控制系统是自动化技术在照明控制领域的应用和推广,它不仅是实现照明艺术性和舒适性的有效手段,而且迎合绿色照明的发展方向,是节约能源、缓解未来能源危机的有效措施,其发展前景非常广阔。现场总线是连接现场设备和自动化系统的通信网络,具有全数字信号传输、控制功能分散、开放等特点。CAN总线是现场总线之一,它具有可靠性高、价格低廉等优势,得到了广泛的应用。本文讨论了CAN总线在照明控制中的应用,分析了基于CAN总线的分布式智能照明控制系统结构,设计了基于CAN总线的分布式智能照明控制试验系统。其主要研究内容如下: 根据照明设备的多样性、分散性、广阔性等特点,结合现场总线在控制系统的底层,即现场设备层的优势,分析了基于CAN总线的分布式智能照明控制系统的网络结构,以及网络中的CAN节点类型、特点和功能要求等,并提出了基于CAN总线的分布式智能照明控制试验系统方案。 采用PIC18Fxx8系列单片机设计了智能继电器、智能调光器、智能按键等CAN节点,实现了基于CAN总线的分布式智能照明控制系统的硬件试验平台。该平台利用PIC18Fxx8系列单片机的I/O端口作为按键的输入信号采集和继电器线圈的驱动信号,通过其单片机A/D模块采集电流电压信号、ECCP模块实现SPWM调光技术、CAN模块实现各节点的通信。应用SPWM正弦波变换调光技术,从根本上克服和解决了正弦波形被斩割、高次谐波干扰和气体放电灯调光等技术难点。 完成了基于CAN总线的分布式智能照明控制试验系统的软件设计。软件以C语言程序设计方式为主,结合汇编语言程序设计的某些优势,适当地嵌入汇编指令,实现了智能继电器、调光器、按键的通信与控制功能。
金振华[4]2013年在《基于CAN总线的分布式数控系统研究》文中认为当今时代,伴随着信息技术的快速进步,普通数控系统普遍存在着自动化水平低,且网络化水平低等问题。CAN总线作为当今自动控制方面研究应用的热点技术,能够用其实现开放以及数字化的多点的稳定通信网络,在汽车、工业现场、智能大厦等各种领域应用的越来越广泛。由其组建的系统具有开放性的特点,以及易于扩展升级,设计及布线简单,系统运行稳定,开发成本低,使用及维护工作容易等优点。将CAN总线技术应用于数控系统中,从而可以很好的解决现代普通数控系统中的上述问题,实现了对数控系统的升级换代。本文通过使用CAN现场总线技术以及PC机技术,设计了一个分布式的数控系统。本文中给出了系统的整体结构,对CAN总线协议作了详细的介绍。本文以CAN总线作为主要的研究对象,完成了对于CAN总线分布式数控系统下位机节点的硬件及其软件的设计工作,以及上位PC机的监控软件以及通信软件的设计工作。从而实现通过CAN总线将上位机与下位机连接起来组建分布式数控系统,PC机通过CAN总线将控制运动控制指令传递给下位机节点,从而来实现对数控系统进行控制的工作,下位机同时将实时运动状态通过CAN总线传递给上位机,用以实现上位机对下位机的状态进行实时监控。PC机通过CAN总线适配卡与下位机智能节点相连,系统中CAN总线适配卡采用插接式,即插即用,使用起来方便灵活。下位机节点硬件设计主要包括单片机以及CAN协议转换模块和电机控制模块,下位机软件主要包括CAN总线通信程序以及电机控制程序。在上位机的设计部分,主要包括系统初始化模块、通信模块、界面显示操作模块以及插补算法模块,上位机软件使用C++Builder来实现。插补算法采用开环控制算法,文中给出了在本系统中对于CAN总线应用层协议的制定,并且系统进行的调试试验。本系统的结构合理、性能可靠,提高了数控系统的集成度,实现了PC机和数控设备之间的数据稳定快速传输,并可广泛应用于其他分布式测控系统中。本系统具有简单易用、运行稳定、成本低廉的优点。
张海艳[5]2008年在《RS232/485与CAN总线协议转换器的研究与设计》文中研究说明现场总线(Fieldbus)是一种应用于生产现场,在现场设备之间、现场设备与控制室之间实行双向、串行、多节点数字通信的技术。但现场总线在协议标准上存在的差异给实践带来复杂性,也影响了总线之间的开放性和可互操作性。这种情况下,就需要利用协议转换器使不同总线之间互联。因此,本文针对传统的RS485网络与CAN总线之间的互联设计出一种协议转换器,将其应用在温度监测系统中,通过RS232接口连接上位机,实现对两种网络温度数据的监控。本文首先针对CAN总线在实时性方面的局限性,在分析了CAN总线的通信原理包括报文格式、帧结构及错误类型等内容的基础上,总结给出改进其实时性问题的方法——动态优先级分配机制。其次,设计出RS232/RS485与CAN总线协议转换器的硬件电路,主要包括核心模块、CAN总线接口、RS485接口和RS232接口以及系统供电,采用AT89S51为主控制器进行数据的处理,以SJA1000为CAN总线控制器,P28C250为CAN总线收发器共同完成CAN总线的数据收发。然后,在硬件基础上,设计出各功能模块的通信程序,其中包括主程序模块、CAN通信模块、RS485通信模块、RS232通信模块以及通过RS232与上位机连接的人机交互程序。在CAN通信模块和RS485通信模块中都采用中断方式接收数据和发送数据,人机交互程序可以使协议转换器对CAN总线和RS485网络上的参数进行管理和动态地配置。本文设计的协议转换器可以应用在电缆温度监测等监控系统中,能够将RS485网络和CAN总线网络连接起来,很好地完成了由两种现场总线构成的监控网络的数据采集任务,为今后协议转换器应用到更多工业现场奠定了基础。
郝孟藏[6]2006年在《基于CAN总线的焦化生产过程控制系统设计》文中进行了进一步梳理随着现场总线技术的出现,控制系统向分散化、智能化、网络化方向发展。基于现场总线的新一代控制系统取代传统集散控制系统是自动控制系统发展的必然趋势。本文以山西省某焦化厂为背景,侧重研究了基于CAN总线的焦化生产过程控制系统的总体设计、调试开发和实际应用时的控制算法。论文首先总体介绍了当前各种现场总线技术,具体分析了CAN总线技术的特点及应用;概述了控制系统的发展状况,着重研究了现场总线控制系统(FCS)的技术特点和结构;然后以焦化生产为背景,根据其工艺流程和控制系统的性能指标,提出了焦化生产过程控制系统的总体设计方案,并给出了系统硬、软件的具体配置,实现了PCI总线CAN智能隔离型通讯板的开发;论文确定了系统应用于焦化生产时的叁个主要控制算法:首先针对焦化配煤的复杂性、非线性特点建立了焦化配煤控制优化模型和灰熔点温度的BP网络预测模型,并通过MATLAB仿真检验其合理性。其次根据集气管压力之间耦合的特点提出了单位矩阵综合法解耦控制方法,最后针对焦化生产的焦炉温度控制建立了焦炉温度的神经PID控制模型,并给出了算法流程;在分析系统数据流的基础上,完成了该系统的组态以及包括报警、事件、趋势曲线、报表、工艺仿真画面在内的监控功能开发和调试。
张俊锋[7]2008年在《小型水轮发电机励磁调节单元及测控保护综合装置的研究》文中指出小水电作为可持续发展的能源受到普遍重视。然而,我国小水电测控和保护的自动化水平不高,缺乏可供选用的性价比合适的自动化设备,这导致机组效率低,从而严重制约了水资源的充分利用,因此针对小型水轮发电机的特点,开发相对简单、可靠的测控和保护装置迫在眉睫。本文主要论述了800kW及以下小型水轮发电机励磁调节单元及测控保护综合装置的研制。针对小型水轮发电机的经济技术特点,提出了一套小型水轮发电机测控保护综合装置的总体设计方案,其特点是多功能一体化,结构紧凑,性价比高。该方案采用插件式设计,选用DSP+ARM+C8051的多CPU结构,网络化构架,利用模块化设计编程方法,实现发电机保护、调速、同期、励磁和温度巡检等功能。本文重点阐述了该方案中的发电机保护单元和励磁调节单元的实现。针对小型水轮发电机的特点,摒弃了保护的双重化冗余配置,设置了保护功能A和保护功能B。保护功能A为发电机保护的最简配置,这些保护基本可以保证发电机的安全运行;保护功能B为发电机增设了一些保护功能,这些功能进一步保证发电机保护的完备性和可靠性。文中系统阐述了保护功能配置、各类型保护的原理,以及每种保护功能的逻辑框图和采用的算法。励磁单元由励磁功率部分和励磁调节器两个部分组成。本文中,励磁功率部分采用无刷励磁方式/自并励静止励磁方式来实现,文中论述了其实现原理;励磁调节器采用基于T-S型模糊RBF神经网络的PID调节器来实现,文中详细阐述了T-S型模糊RBF神经网络PID调节器的模型,算法及其算法的实现步骤等,接着利用单机无穷大电力系统模型,结合T-S型模糊RBF神经网络PID的调节器进行了大量的仿真测试,并对结果进行了分析。对该装置的发电机保护单元,励磁单元进行了全面的实验,试验结果表明,发电机保护单元,励磁单元满足设计要求。论文介绍和分析了的试验结果。
张云龙[8]2014年在《基于LabVlEW的汽车电控设备测试系统研究》文中认为近年来，汽车工业发生的显着变化之一是：汽车性能的提高越来越多的依赖于电控技术。有研究表明，过去十年间，电控设备在整车制造成本中所占的比例，由16％增至50％以上。大量电控技术在汽车上的应用，使得如今的汽车更加安全、环保、智能，但同时也使得车载电控系统越来越庞大与复杂。因此，在新车型的开发过程中对于车载电控系统的测试验证变得越来越重要。本课题以此为背景，通过调研国内外关于汽车电控设备测试的相关产品和文献，设计了一款以NI硬件平台为核心的汽车电控设备测试系统，该系统集电控模块功能测试和电控模块网络测试于一体，为汽车电控系统的测试提供了一个功能强大的通用性平台。本文通过对某厂家的汽车电控系统测试需求的分析，进行了测试系统软硬件需求分析，完成了基于NI硬件平台的测试系统总体方案的设计。在实现测试系统的硬件平台设计搭建的同时，以ECU功能测试和ECU网络测试为主线，完成了测试系统软件架构设计及程序开发。最后通过测试系统的运行调试，总结归纳该系统遇到的问题并提出了解决方案。该测试系统的使用结果表明：基于NI平台的汽车电控模块测试系统功能强大，使用灵活高效，便于二次开发。该系统的使用不仅缩短了汽车电控系统的开发测试周期，降低了开发测试的成本，而且保证了汽车电控系统开发测试过程的可靠性。
刘鹏[9]2015年在《基于CAN网络的生产线自动检修车从控制系统设计》文中研究表明自动检修车系统由主控制系统与从控制系统两大部分组成。本文主要论述了从控制系统的设计和从控制系统CAN通信协议制定等相关内容。自动检修车从控制系统是基于MSP430F5336设计开发的嵌入式系统,主要功能是对16路传感器输入信号进行相应处理、控制输出16路信号驱动电磁阀或继电器等协调工作完成检修工艺过程,同时通过CAN总线与检修车主板嵌入式系统进行通信。依据上述功能设计了相应的软硬件模块并提出了一种基于MCP2515 CAN控制器的多字节数据通信方法,应用扩展数据帧的仲裁域,提供了额外的两个字节数据,其中之一作为目的节点号,另一个作为命令字。数据域长度仍为可选的0到8字节。利用MCP2515提供的对仲裁域按位屏蔽和滤波功能实现对目的节点号的滤波,减少了MCU的开销,提高了MCU的工作效率。同时解决了通过一个CAN节点管理多个子节点的问题。自动检修车从系统通信协议是针对自动检修车系统两大组成部分的功能要求所制定的通信协议。通信协议规定了从控制系统通信系统模型中的物理层、数据链路层(由MCP2515实现)、应用层等内容。所设计的自动检修车从控制系统经试验验证,完全满足设计要求。
李峰[10]2009年在《基于CAN总线和以太网的船舶机舱监控系统研究与设计》文中认为随着造船业及市场需求的发展,船舶结构日趋复杂,功能不断增强,机舱是船舶的心脏,集中了船舶的主要动力设备。研究设计先进的机舱监控系统对于推进机舱自动化的发展具有重要意义。传统的机舱监控系统以中小型计算机集中监控为主,难以实现远程控制,已不能适应造船业的迅猛发展。我国已进入造船大国行列,但船舶操舵系统、监控系统等船舶配套电子系统,还多采用国外产品,研究新型的船舶机舱监控系统对于提高船舶自动化水平,推动我国船舶工业的迅速发展具有重要意义。本文首先在大量调查研究的基础上,介绍了船舶机舱监控系统的发展现状,并结合CAN总线技术及以太网的发展,提出了基于CAN总线和以太网的船舶机舱监控系统的设计方案。系统从整体上分为叁层,从下到上依次为:监控层、网关层、网络层。按照叁层结构展开,完成了机舱监控系统的设计开发。监控层由智能测控节点、变送器及执行机构组成。其中智能测控节点又包括主控制器模块和功能子模块。主控制器模块由一片Atmega162单片机、CAN通讯接口、RS485接口及显控终端组成。功能子模块包括模拟量输入模块AI、模拟量输出模块AO、开关量输入模块DI及开关量输出模块DO。AI模块实现对8路4-20mA电流信号或0-5V电压信号的采集,AO模块可输出4路4-20mA电流信号,DI及DO模块均采用光耦隔离设计实现对16路开关量的输入或输出。功能子模块与主控制器模块通过RS485总线进行通讯。网关层连接下层监控层和上位机网络层,实现对CAN数据帧与以太网帧的转换,将智能测控节点上传的CAN数据帧转换为以太网帧发送到网络层的服务器数据库中,同时将上位机下达的各种命令转换为CAN数据帧,下达给智能测控节点。其中网关通过RS485接口连有一块延伸报警板,可对发生报警的测控节点进行声光报警。上位机网络层主要包括一台服务器及各个监控终端,应用图形化组态软件Labview设计了上位机监控软件。该软件运行于网络层的服务器中,可实现对相关设备参数实时显示、报警、远程控制功能。同时支持数据库查询及实时打印功能。通过配置该软的Web服务器功能,各监控客户端可实时登陆该软件并对相关设备进行查看、控制等操作。最后对本文所做的工作进行了总结,同时指出了不足之处和需要进一步研究的内容。基于cAN总线和以太网的船舶机舱监控系统,采用双层网络搭建系统的网络架构,实现了上位机各监控终端对现场设备的远程监控功能,具有极大的发展和应用前景。该项目同时为山东省信息发展专项课题“船舶自动操舵与监控系统”的一部分,目前该项目已通过专家组验收,正在大力推广试用阶段。
参考文献：
[1]. 基于CAN总线的自动化模块及其应用[D]. 郑长征. 武汉理工大学. 2003
[2]. 工业以太网和CAN现场总线在煤矿监控系统上的应用研究[D]. 顾苑婷. 上海交通大学. 2007
[3]. 基于CAN总线的分布式智能照明控制系统的设计与实现[D]. 邹吉平. 武汉理工大学. 2006
[4]. 基于CAN总线的分布式数控系统研究[D]. 金振华. 山东大学. 2013
[5]. RS232/485与CAN总线协议转换器的研究与设计[D]. 张海艳. 大连海事大学. 2008
[6]. 基于CAN总线的焦化生产过程控制系统设计[D]. 郝孟藏. 天津大学. 2006
[7]. 小型水轮发电机励磁调节单元及测控保护综合装置的研究[D]. 张俊锋. 华中科技大学. 2008
[8]. 基于LabVlEW的汽车电控设备测试系统研究[D]. 张云龙. 河北工业大学. 2014
[9]. 基于CAN网络的生产线自动检修车从控制系统设计[D]. 刘鹏. 西安石油大学. 2015
[10]. 基于CAN总线和以太网的船舶机舱监控系统研究与设计[D]. 李峰. 山东大学. 2009
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