基于CAN总线的温度检测系统的研究

摘要

温度检测应用于工厂、电力、楼宇、冶金、粮仓、元器件老化等行业自动化领域。CAN总线是一种具有国际标准的现场总线,它具有结构简单、实时性好、可靠性高、抗干扰能力强、成本低等显著优点。本文将现场总线技术用于测量控制仪表中,使其具有数字计算和数字通信的能力,成为能独立承担检测、控制和通信任务的网络节点,并开发了相应的系统管理软件。本文的主要研究工作如下:分析集散控制系统DCS(Distributed Control System)存在的问题,结合应用需求和现场总线控制系统FCS(Fieldbus Control System)的优点,从性价比出发,提出技术解决方案,分析该方案的可行性;结合实际的工业现场的应用,着重考虑硬件结构的优化、抗干扰能力设计,尽量减少系统的体积和降低硬件的成本,根据设计的硬件电路,采用汇编语言编写相关模块控制程序,建立与上位机的通讯;基于行业系统应用需求,开发了“多点温度巡回检测系统”,实现了单节点、多节点的监控,采用VB进行编程、调试,保证系统最后稳定运行。文中基于CAN总线的智能温度检测节点,可实现现场智能节点间的温度传递及将温度信号快速、准确上传,并可随时在总线上增删现场节点,而不会影响整个系统的工作;同时通过多点温度巡回检测系统,上位机可随时检测现场节点的工况,并及时预报,将系统运行中的风险降低到最小,极大提高企业的管理效率。本系统电路简单、成本低、软硬件保护功能强,组成的系统布线简单、可靠性好,在低成本的自动化领域有着广泛的应用空间。

目录

中文摘要

英文摘要

1 绪论

1.1 现场总线国内外研究现状

1.2 课题研究背景和意义

1.2.1 课题研究背景

1.2.2 课题研究意义

1.3 本课题的研究目标和内容

1.3.1 本课题的研究目标

1.3.2 本课题的研究内容

1.3.3 本课题的创新之处

2 现场总线技术

2.1 引言

2.2 现场总线技术

2.2.1 概述

2.2.2 现场总线的技术特点

2.3 现场总线控制系统

2.3.1 现场总线控制系统的构成

2.3.2 DCS与FCS的比较

2.4 CAN总线介绍

2.4.1 CAN总线概述

2.4.2 CAN总线技术规范

2.5 小结

3 系统总体方案设计

3.1 温度检测节点的方案设计

3.2 多点温度巡回检测系统的方案设计

3.3 小结

4 基于 CAN总线的温度检测节点设计

4.1 温度测量模块、工作及报警指示电路

4.1.1 DS18B20集成电路

4.1.2 节点测温电路

4.1.3 工作及报警指示电路

4.2 CAN通讯模块

4.2.1 CAN控制器

4.2.2 CAN总线驱动电路

4.2.3 电平转换接口

4.3 RS232通讯部分电路

4.4 相关模块控制程序设计

4.4.1 主程序流程图

4.4.2 温度采集模块

4.4.3 CAN通讯模块

4.4.4 RS232通讯模块

4.5 系统抗干扰设计

4.5.1 硬件抗干扰设计

4.5.2 软件抗干扰设计

5 多点温度巡回检测系统设计

5.1 设计环境

5.2 运行环境

5.3 系统功能设计

5.3.1 软件系统框图

5.3.2 软件功能模块设计

5.4 软件运行介绍

6 总结

致谢

参考文献

附录

A. 在校期间发表的论文

B. 硬件电路实物图

C. 部分参考程序