基于CAN总线的井下车辆监控系统应用研究

摘要

矿产资源是社会发展的重要物质基础，矿业是开采矿产资源的行业。国民经济的高速发展离不开矿业生产的发展。当前，我国的矿业生产方式还以地下开采为主，受多种条件的制约，井上对井下工程车辆的监控还很不完善。 一般大型矿井分别设有主运输巷道和辅助运输巷道，主巷道用于运送开采出来的矿石和废矿，而辅助巷道用于运送人员、物料及设备。为降低建设成本并便于维护，通常辅助运输巷道宽度有限，只能容一辆车通行，巷道内每隔一定距离都会设一个错车场。辅助巷道相对于出矿石的主巷道来说自动化程度较低，在错车场之间对开的车辆往往会发生阻塞。 在目前的市场经济条件下，时间和效率对企业来说是至关重要的。研究车辆监控系统的目的正是要充分发挥错车道的作用，提高辅助运输巷道的车辆运输能力，并在提高效率的同时避免运输事故的发生，达到减小企业的生产周期，提高运输可靠性，为企业带来最大的经济和安全效益。 井下车辆监控系统由地面主机和井下目标检测站及车辆身份码发送器组成，采用无接触的无线射频检测技术，CAN总线传输方式构成二级集散式现场总线网络。将CAN现场总线技术应用到控制现场底层设备与主控IPC的通讯，实现测控信息处理的现场化。网桥、信号灯控制器、读卡器、信号灯等硬件设备，构成了井下通讯网络，结构简单、功能可靠、安装维护方便。采用2.4G无线射频识别技术设计识别卡、感应器，有效的解决了井下无线通讯中的多码碰撞、绕射等问题，使车辆的识别实时、可靠。采用组态软件WinCC开发上位机软件，界面友好，便于维护和扩展。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题的背景

1.2矿井监控系统发展概况

1.3本次研究所用到的主要技术

1.3.1现场总线技术

1.3.2射频识别技术(RFID)

1.3.3 OPC技术

1.3.4组态软件技术

1.4课题来源及主要研究内容

第2章井下车辆监控系统的构架

2.1井下车辆监控系统组成

2.2井下车辆监控系统工作原理

2.3井下车辆监控系统的主要功能

2.3.1实时监测功能

2.3.2信号灯控制功能

2.3.3回放功能

2.3.4定时自检测功能

2.3.5系统远程监控功能

2.4井下车辆监控系统的主要设备

2.4.1识别卡

2.4.2读卡器

2.4.3信号灯控制器

2.4.4信号灯

2.4.5网桥

2.5本章小结

第3章井下车辆监控系统核心技术的应用

3.1射频识别技术原理及系统组成

3.1.1射频识别技术的基本概念及其工作原理

3.1.2射频识别技术的物理原理

3.1.3能量耦合

3.2射频无线收发模块选择

3.2.1 nRF24E1芯片特性

3.2.2 nRF2401芯片特性

3.3 CAN总线技术规范

3.3.1 CAN总线的属性

3.3.2 CAN总线的特点

3.4 CAN节点核心器件选择

3.4.1 SJA1000芯片

3.4.2 CAN总线收发器PCA82C250芯片

3.5本章小结

第4章井下车辆监控系统的硬件设计

4.1识别卡硬件设计

4.2 CAN节点硬件设计

4.3 CAN接口适配卡设计

4.4网桥设计

4.5信号灯控制器设计

4.6信号灯设计

4.7本章小结

第5章井下车辆监控系统的软件设计

5.1控制策略

5.2上位机程序设计

5.2.1上位机组态软件Wincc简介

5.2.2 ISA-9620接口适配卡

5.2.3系统监控界面设计

5.2.4监控系统信息动态回放

5.3 CAN站点程序设计

5.3.1读卡器程序设计

5.3.2网桥程序设计

5.3.3寄存器设置及报文帧的结构

5.4本章小结

第6章井下车辆监控系统故障处理方案

6.1系统故障处理

6.2车辆故障处理

6.3信号故障处理

6.4网络故障处理

6.5标识卡电压检测

6.6其他故障处理

6.7本章小结

结论

参考文献

致谢