基于CAN总线的电子多臂监控网络系统的研究

摘要

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，主要工作包括：首先提出了以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。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。其次，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。最后，介绍了基于通用组态软件二次开发的上位机监控软件的设计，并在现有试验条件下所搭建的测试平台上对整个系统部分功能进行了测试，重点针对电子多臂系统CAN层数据通信进行了设计。系统测试表明，所设计的各部分工作正常，能实现部分预定功能。

目录

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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

4.3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

4.3.2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

4.4.2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SJA1000 Pelican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目录

致谢