基于CAN總線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)研究與開發(fā).pdf

1、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是新一代的全分布式控制系統(tǒng)，適應(yīng)了控制系統(tǒng)向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、分散化發(fā)展的趨勢，具有強大的生命力，它將使控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)以及自動化技術(shù)發(fā)生一次根本性變革。 現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。它是計算機技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)高度綜合與集成的產(chǎn)物，是應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場、在微機化測量控制設(shè)備之間實現(xiàn)雙向串行多節(jié)點數(shù)字通訊的底層網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在總線控制系統(tǒng)采用雙絞線、多回

2、路的全數(shù)字化信息傳輸不僅提高了整個系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力，同時也大大節(jié)省了整個系統(tǒng)的投資、安裝及后期的維護費用；現(xiàn)場設(shè)備的智能化及可互連和互操作性，有助于現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)進一步向分散化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展?，F(xiàn)場總線是一種開放式和分布式的新模式,是當今自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點之一，現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，必將引起工業(yè)控制領(lǐng)域的一場深刻變革。 CAN(控制器局域網(wǎng))屬于現(xiàn)場總線的范疇，是一種有效支持分布式控制和實時控制的串行

3、通信網(wǎng)絡(luò)。CAN總線具有成本低、速度快、實時性和可靠性高的特點，成為在世界范圍內(nèi)得到廣泛使用的現(xiàn)場總線國標標準之一。由于其卓越的性能，CAN總線的應(yīng)用范圍已不再局限于汽車工業(yè)，被廣泛應(yīng)用到自動控制、樓宇自動化、醫(yī)學設(shè)備等各個領(lǐng)域。因此，本文在簡要介紹了現(xiàn)場總線技術(shù)后，重點對現(xiàn)場總線領(lǐng)域很有發(fā)展前途的CAN總線技術(shù)進行了詳細闡述。 智能控制是控制理論和技術(shù)發(fā)展的高級階段，是一個新興的并正在迅速發(fā)展的領(lǐng)域，它主要用來解決那些用傳統(tǒng)方

4、法難以解決的復雜系統(tǒng)的控制問題。本文在分析了CAN總線2.0B協(xié)議標準的基礎(chǔ)上，給出了建立CAN總線控制網(wǎng)絡(luò)模型的原理，在此基礎(chǔ)上分析了CAN總線節(jié)點軟、硬件的實現(xiàn)方法。本文采用CAN現(xiàn)場總線技術(shù)，設(shè)計開發(fā)了一種分布式控制系統(tǒng)，系統(tǒng)中采用了控制、通信、網(wǎng)絡(luò)和電路設(shè)計等多領(lǐng)域的較先進的技術(shù)，使系統(tǒng)具有較完備的控制功能和豐富的監(jiān)測功能，具有穩(wěn)定的性能，良好的可擴展性和優(yōu)良的性能價格比。 基于CAN總線的分布式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)將CAN現(xiàn)場

5、總線技術(shù)應(yīng)用于核醫(yī)療設(shè)備監(jiān)控、運行過程的智能化監(jiān)測、保護和管理。它是由位于監(jiān)控中心的主控計算機、USB-CAN轉(zhuǎn)換器和位于設(shè)備各部分電子單元的控制節(jié)點構(gòu)成?？刂乒?jié)點可以不依賴CAN網(wǎng)絡(luò)，獨立實現(xiàn)對設(shè)備各電子單元的監(jiān)控保護功能，也可以通過CAN網(wǎng)絡(luò)和上位機進行信息交互；USB-CAN轉(zhuǎn)換卡完成CAN總線協(xié)議和USB協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換；主控計算機可以通過CAN網(wǎng)絡(luò)與各個控制節(jié)點通信，實現(xiàn)集中管理功能；從而形成分散監(jiān)控和集中管理于一體的分布式監(jiān)控

6、結(jié)構(gòu)。 論文主要內(nèi)容概括如下： （1）探究現(xiàn)場總線控制技術(shù)的概念和特點、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和模型。 （2）介紹應(yīng)用的現(xiàn)場總線CAN（Control Area Network）總線的性能特點，分層結(jié)構(gòu)。 （3）詳細闡述了CAN總線的分布式監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，主要包括整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，智能節(jié)點硬件，軟件設(shè)計。 （4）根據(jù)整體設(shè)計要求，制定CAN總線應(yīng)用層協(xié)議。 （5）通過現(xiàn)場功能測試實驗，實驗表明系統(tǒng)具有實時