CAN总线在直流电机调速控制系统中的应用

论文摘要

工业化网络控制是实现大规模工业生产管理的基础,是实现工业现代化的重要组成部分。本文重点研究了直接面向生产一级的工业化网络系统——现场总线控制系统。现场总线技术是当今世界各国关注的热点课题,以现场总线为基础的全数字控制系统是21世纪自动化控制系统的主流。CAN作为一种新兴的总线技术,数据传输采用短帧结构和过滤机制,具有突出的可靠性、实时性和灵活性等特点,能方便地构成分布式系统和低成本地实现工程的实际要求。本论文主要涉及现场总线技术、嵌入式系统设计技术以及直流电机数字调速系统设计技术,主要分以下六个章节做详细介绍:前两章首先探究了现场总线控制技术的概念和特点、网络体系结构和网络模型,接着介绍了具体应用的现场总线CAN总线,阐述了CAN现场总线的协议规则,对CAN2.0协议的规则特点作了较详细的介绍,并论述了CAN现场总线的工作原理。第三章大致介绍了CAN总线控制系统的设计,主要包括硬件电路设计、PCB板设计、嵌入式操作系统平台的构建及应用程序编写几个步骤,其中嵌入式平台的构建又分为交叉编译环境的创建、Bootloader的移植、Linux内核移植及根文件系统的制作几部分。第四章详细介绍了直流电机调速控制器的设计,对其各个硬件模块做了介绍,并详细描述了双闭环PI控制算法及PWM驱动系统的设计,最后给出了软件流程及系统调试的结果。第五章主要阐述了系统整体结构设计,完成了直流电机调速控制板与CAN总线控制板的数据通信,以及CAN总线与上位机的通信,实验结果证明系统运行良好。最后,本文给出对整个系统设计的总结及其应用前景。该系统不仅可以广泛应用于工业控制领域,实现工业监控系统的网络化,经过进一步开发,在仪器仪表、智能小区等领域也有广阔的应用前景和推广价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外现状
• 1.3 现场总线的综述
• 1.3.1 现场总线的特色
• 1.3.2 体系结构
• 1.3.3 多种类型的现场总线
• 1.4 本论文的主要工作
• 第二章 控制器局域网的介绍
• 2.1 CAN 的基本知识
• 2.2 CAN 的分层结构
• 2.2.1 逻辑链路控制
• 2.2.2 媒体访问控制
• 2.3 CAN 网络通信协议
• 2.3.1 数据帧
• 2.3.2 远程帧
• 2.3.3 错误帧
• 2.3.4 过载帧
• 2.4 本章小结
• 第三章 CAN 总线通信控制板的设计
• 3.1 系统的硬件设计
• 3.1.1 S3C2410A 处理器
• 3.1.2 SDRAM 电路
• 3.1.3 Flash 电路
• 3.1.4 CAN 总线电路
• 3.1.5 其它辅助模块
• 3.2 系统PCB 设计
• 3.2.1 电源与地线的设计
• 3.2.2 PCB 板的布局
• 3.2.3 PCB 板布线
• 3.3 嵌入式操作系统平台的构建
• 3.3.1 创建交叉编译环境
• 3.3.2 Bootloader 移植
• 3.3.3 Linux 内核的移植
• 3.3.4 根文件系统的制作
• 3.4 系统软件设计
• 3.4.1 MCP2510 的初始化
• 3.4.2 CAN 发送子程序
• 3.4.3 CAN 接收子程序
• 3.5 系统调试
• 3.6 本章小结
• 第四章 直流电机调速控制器的设计
• 4.1 直流电机调速系统介绍
• 4.1.1 直流电机工作原理
• 4.1.2 直流电机PWM 调速原理
• 4.2 直流电机调速系统的硬件设计
• 4.2.1 TMS320F2812 概述
• 4.2.2 PWM 驱动模块
• 4.2.3 外部存储器电路
• 4.2.4 绝对值限幅电路
• 4.2.5 串口电路
• 4.2.6 故障处理电路
• 4.3 双闭环 PI 控制算法
• 4.4 软件设计
• 4.5 系统调试
• 4.6 本章小结
• 第五章 系统整体设计及调试
• 5.1 系统整体设计
• 5.1.1 数据通信结构设计
• 5.1.2 系统整体结构设计
• 5.2 CAN 总线网络通讯调试
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录