基于双CAN总线的自动化流水线控制系统的设计

摘要

CAN(控制器局域网)总线是常用到的总线中的一种，在设备之间能够通过节点的设立实现双向的通信。它的总线标准已经被摩托罗拉、英特尔、飞利浦、西门子等电子电器公司得以使用，并形成国际规范。它具有达到10千米数量级的通信距离，达到1Mbit/s的传输速率和多达110个的节点数。虽然CAN总线技术的应用已处于比较成熟的阶段，但其用于自动化流水线设备的应用仍处于开发阶段，本论文也是以此为突破口进行开发和设计。本文主要工作如下：
　　1.基于双CAN总线具有稳定性好、抗干扰能力强、成本低廉且开发和使用难度较小的特点本文选择了双CAN总线作为自动化流水线控制系统的通信层。因而，本控制系统具有造价低，搭建便利，节点数量可根据需求增减的特点。
　　2.针对CAN通信网络中低优先级数据在基于事件触发的协议下实时性较差的问题，对基于时间触发的TTCAN协议进行了优化。在双CAN总线的架构基础上通过ARM工控机的主机控制给出了由主节点和多个从节点构成的TTCAN网络系统软硬件平台，每个节点负责流水线上各个点的功能实现并且同时达到监测和报错的作用。该平台不仅满足流水线上的生产功效，并提高了传统自动化流水线的实时性。
　　3.开展了双CAN自动化控制系统软硬件平台的稳定性和实时性测试。它的错误率检测与现有自动化流水线总线结构相比下降了102，实时性达到了毫秒级别。通过测试表明，该系统能够满足自动化设备控制系统的需求。

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第一章 绪论

1.1 课题来源及研究意义

1.2 自动化流水线国内外发展现状

1.3 本文主要内容及结构安排

第二章 双CAN总线的分析和系统的方案设计

2.1 双CAN总线与其他各类现场总线的特性比较

2.2 CAN总线的协议

2.3 TTCAN协议说明

2.4 本课题设计的自动化流水线控制系统结构

2.5 本章小结

第三章 控制系统硬件电路设计

3.1 上位机的选择

3.2 双CAN总线及节点硬件电路设计

3.3 本章小结

第四章 系统软件设计

4.1 系统基本控制流程及软件开发环境搭建

4.2 上位机程序开发

4.3 下位机软件设计

4.4 TTCAN通信协议的改进和优化

4.5 本章小结

第五章 系统测试和对比报告

5.1 系统整机运行

5.2 系统实时性与错误率检测

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

附录