基于CAN总线的电子多臂监控网络系统的研究

论文摘要

现场总线是二十世纪八十年代末,九十年代初在国际上发展形成的广泛应用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连网络。它是计算机技术、通信技术和控制技术高度综合与集成的产物,是一种开放式和分布式的新模式。现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一。 CAN(控制器局域网)属于现场总线的范畴,是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络。 随着科学技术的迅速发展,纺织机械的机电一体化也进入了崭新的阶段。为适应越来越高的织造要求,电子多臂机的开发应用已成为现代织造生产技术发展中的重要方面。 本文采用CAN现场总线技术,对电子多臂机监控网络系统的实现作了相关研究。系统设计采用了计算机、控制、通信、网络和电路设计等多领域的较先进技术,使系统具有较完备的控制功能和丰富的监测功能。本文的主要工作包括: 首先介绍了现场总线的相关概念、发展状况及发展趋势,在对当前纺织行业电子多臂装置应用过程中出现的问题作调查分析的基础上,提出了以CAN总线为基础来组建电子多臂监控网络系统的设想。 在深入分析CAN总线性能特点、技术规范及应用情况的基础上,从总体上对整个系统的软硬件构成及系统功能进行了设计。 在介绍通用CAN通信接口设计方法时,我们采用独立CAN控制器SJA1000来实现CAN通信协议,并用CAN收发器PCA82C250实现到CAN总线的物理接口。随后本文结合具体电子多臂机在实际中的应用,进行了基于CAN通信接口的电子多臂装置的设计,完成了硬件连接原理图及硬件电路板的制作。 按照企业管控一体化的设计思想,在贝加莱可编程计算机控制器(Programma ble Computer Controller,简称PCC)及控制网络的基础上对电子多臂监控系统三层

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 现场总线技术概述
• 1.2.1 现场总线技术的定义及形成
• 1.2.2 现场总线技术特点及优缺点
• 1.2.3 现场总线现状及发展前景
• 1.3 控制器局域网（CAN）简介
• 1.4 多臂机控制系统发展状况
• 1.5 课题的提出及意义
• 1.6 小结
• 第二章 总体设计
• 2.1 现场网络比较及选择
• 2.1.1 RS232总线
• 2.1.2 RS485总线
• 2.1.3 控制器局域网CAN总线
• 2.2 CAN总线原理及应用
• 2.2.1 CAN总线技术特点
• 2.2.2 CAN总线分层及各层功能
• 2.2.3 CAN帧分类及帧编码
• 2.2.4 多主通讯及总线仲裁
• 2.3 贝加莱PCC及网络架构
• 2.3.1 贝加莱PCC简介
• 2.3.2 工业控制三层网络体系设计思想
• 2.4 系统主要功能及总体构成
• 2.4.1 系统主要功能
• 2.4.2 系统软硬件总体设计
• 2.5 系统组态设计
• 2.5.1 企业管控一体化设计思想
• 2.5.2 组态软件发展及优点
• 2.5.3 组态软件选用
• 2.6 小结
• 第三章 CAN总线通信接口设计
• 3.1 CAN总线物理层接口
• 3.2 CAN总线通信控制器SJA1000
• 3.3 CAN总线通信接口硬件设计
• 3.4 CAN总线通信接口软件设计
• 3.4.1 CAN总线通信初始化模块
• 3.4.2 CAN总线数据收发模块
• 3.4.3 PeliCan增强功能
• 3.5 CAN总线通信接口设计中的关键问题
• 3.5.1 硬件设计中的关键问题
• 3.5.2 软件设计中的关键问题
• 3.6 小结
• 第四章 基于CAN通信接口的电子多臂控制系统集成
• 4.1 电子多臂机控制原理
• 4.1.1 电子多臂机织造工艺控制原理
• 4.1.2 织物组织数字化原理及组织表设计
• 4.1.3 控制输出与电子多臂机定时同步
• 4.1.4 织物操作衔接
• 4.2 电子多臂机CAN节点设计
• 4.2.1 织机控制系统总体构成
• 4.2.2 电子多臂控制电路设计
• 4.2.2.1 信号检测输入电路
• 4.2.2.2 输出信号逻辑控制
• 4.2.2.3 电源检测及断电保护电路设计
• 4.3 电子多臂控制系统网络设计
• 4.3.1 电子多臂控制系统各层设计
• 4.3.1.1 现场CAN层设计
• 4.3.1.2 控制层Profibus层设计
• 4.3.1.3 管理层Ethernet层设计
• 4.3.2 现场CAN总线中继系统设计
• 4.3.3 电子多臂控制系统通信原理
• 4.3.4 通信帧结构定义及断点处理
• 4.3.5 电子多臂控制系统流程
• 4.4 电子多臂系统可靠性设计
• 4.4.1 电子多臂接口抗干扰设计
• 4.4.1.1 硬件抗干扰措施
• 4.4.1.2 软件抗干扰措施
• 4.4.2 控制系统冗余设计
• 4.5 小结
• 第五章 系统调试及组态监控
• 5.1 基于组态软件的二次开发
• 5.2 组态页面及网络发布
• 5.3 系统调试
• 5.3.1 智能节点调试
• 5.3.2 通信测试平台搭建
• 5.3.3 通信测试
• 5.4 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录A CAN独立控制器SJA1000Pelican地址分配表
• 附录B 所设计的电路原理图及PCB图
• 附录C 系统测试程序部分代码
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢