基于CAN总线的矿井变电所监测系统设计

论文摘要

煤矿安全是煤炭工业持续、稳定、健康发展的重要保证,不仅对社会经济有很大影响,更关乎矿业人员的生命安全。矿井变电所作为井下各分采场的电力枢纽,是安全生产监管的主要对象之一。传统的变电站内设备的巡视和操作大都靠人工操作;地面调度人员对变电站的运行信息完全依靠值班员电话传递,不能直观、快速的了解、控制变电站的运行状况。本课题针对矿井变电所的实际监控需求,开发了一种具有实时准确的数据采集、可靠安全的数据通讯及综合信息管理监控等功能的矿井变电所远程监测与管理系统。本课题的研究工作由下位机数据采集子系统设计、CAN通讯子系统设计及上位机综合监控软件设计三部分组成。下位机数据采集子系统以下位机单片机作为主控制芯片,对矿井变电所各种模拟量和开关量进行实时数据采集、存储,并实现与CAN控制芯片的通信;CAN通讯子系统由下位机CAN节点和上位机PCI接口的CAN通讯卡组成,下位机CPU通过CAN总线控制器和驱动器,控制CAN节点与上位机的CAN通讯卡进行数据的接收、发送处理,实现下位机与上位机的实时可靠通信;上位机综合监测软件通过labview的G语言编程,实时接收矿井变电所CAN智能节点发送的矿井变电所运行信息,并对各种信息进行可视化处理、实时监测报警、信息管理、记录等操作。并与强大的数据库联接实现了对变配电系统进行管理、监测、数据记录、报表输出和通信处理等功能。基于CAN总线的矿井变电所远程监测与管理系统具有数据采集准确、通信实时可靠、监控系统功能完备等特点,软件人机界面友好、可视化程度高。经过在实验室的实际调试和试用,达到了设计指标要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题选择背景和意义
• 1.2 国内外矿井变电所监测系统的现状与发展
• 1.3 课题选用CAN 总线的意义及其总体实现技术
• 1.4 论文研究的主要内容
• 第二章 矿井变电所监测系统总体设计
• 2.1 矿井变电所简介
• 2.1.1 矿井变电所供电电源技术特征
• 2.1.2 井下主变电所接线系统及设备
• 2.1.3 井下低压配电系统、接地及固定照明
• 2.2 矿井变电所监测系统总体设计
• 第三章 监测系统下位机数据采集
• 3.1 can 总线智能节点下位机模拟量采集
• 3.2 开关量采集
• 3.2.1 开关量的输入
• 3.2.2 开关量的输出
• 3.3 存储器扩展电路
• 3.4 监控电路
• 3.5 单片机电路
• 第四章 CAN 总线通信
• 4.1 CAN 总线简介
• 4.1.1 CAN 总线的起源
• 4.1.2 CAN 通讯协议
• 4.1.3 CAN 数据交换原理
• 4.1.4 CAN 报文传输
• 4.1.5 CAN 仲裁规则
• 4.1.6 错误检测
• 4.2 CAN 总线通信硬件设计
• 4.3 CAN 总线现场智能节点的软件设计
• 4.4 CAN 的应用层通信协议定义
• 4.4.1 应用层通信协议设计思想
• 4.4.2 CAN 网络中节点地址定义及分配说明
• 4.4.3 协议举例
• 4.5 CAN 总线通信接口卡 PCI9820
• 第五章 监测系统上位机设计
• 5.1 监测系统的功能要求
• 5.2 系统的开发应用环境
• 5.3 在 LabVIEW 下使用 CAN 接口函数库
• 5.3.1 接口函数概述
• 5.3.2 具体实现
• 5.4 数据库的选取与建立
• 5.5 上位机软件功能模块
• 结论
• 附录
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文
• 致谢