基于CAN总线的分布式潜水电机监控系统

摘要

基于CAN总线的分布式潜水电机监控系统将CAN现场总线技术应用于潜水电机监控——运行过程的智能化监测、保护和管理。它是由位于监控中心的监控计算机、CAN/RS232转换卡，和位于潜水电机工作现场的控制节点构成。控制节点可以不依赖CAN网络，独立实现对潜水电机的监控保护功能，也可以通过CAN网络和上位机进行信息交互；CAN/RS232转换卡完成CAN总线协议和RS232协议之间的转换；监控计算机可以通过CAN网络与各个控制节点通信，实现集中管理功能；从而形成分散监控和集中管理于一体的分布式监控结构。 论文主要内容概括如下：(1)对课题研究的背景、意义、和国内外潜水电机监控系统研究概况，做了充分的论述，为课题实施的必要性和可行性提供了依据； (2)分析了QJ型充水式潜水电泵的性能结构特点及CAN总线的性能。确定了系统的设计方案，包括：整体结构的设计、传感器的选择、控制节点结构的设计； (3)针对型号为200QJ80-55的潜水电泵设计了潜水电机监控系统。系统主要包括：通用CAN总线通信模块、温度-液位控制节点、电流-液位控制节点、CAN/RS232协议转换接口卡、及外围强电控制电路等； (4)通过多次对监控系统的现场功能测试实验，系统的各项功能得到了全面的检验。实验表明系统具有测量精度高、实时性好、抗干扰能力强、性价比高、可扩展性好、便于网络化生产管理和批量生产等特点。实现了预期要求，提升了产品的技术含量。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明和关于学位论文使用授权的说明

第1章绪论

1.1课题研究的背景及意义

1 2国内外潜水电机监控系统研究概况

1.3 CAN总线技术在国际国内的发展和现状

1.3.1现场总线技术简介

1.3.2国际上CAN总线技术的应用现状

1.3.3国内CAN总线技术的应用现状

1.4课题的来源及主要研究内容

1.4.1课题来源

1.4.2主要研究内容

第2章潜水电机监控系统的总体设计方案

2.1潜水电机的性能结构分析

2.2传感器的选择与安装

2.2.1温度传感器的选择与安装

2.2.2电流传感器的选择与安装

2.2.3液位传感器的选择与安装

2.3 CAN总线的性能分析

2.4潜水电机监控系统结构的设计

2.4.1整体结构的设计

2.4.2控制节点结构的设计

2.5本章小结

第3章潜水电机监控系统的硬件体系

3.1通用CAN总线通信模块

3.2温度-液位控制节点硬件体系

3.2.1数据采集电路

3.2.2键盘显示模块

3.2.3数据存储电路

3.2.4电机控制电路

3.2.5看门狗电路

3.3电流-液位控制节点硬件体系

3.3.1数据采集电路

3.3.2键盘显示模块

3.3.3数据存储电路

3.3.4电机控制电路

3.3.5看门狗电路

3.4 CAN/RS232协议转换接口卡

3.5电源及外围强电控制电路

3.6硬件抗干扰技术

3.7本章小结

第4章潜水电机监控系统的软件体系

4.1下位机软件的设计

4.1.1 SPI串行总线

4.1.2 12C串行总线

4.1.3 CAN总线通用模块程序设计

4.1.4温度-液位控制节点软件设计

4.1.5电流-液位控制节点软件设计

4.1.6 CAN/RS232协议转换接口卡软件设计

4.1.7数字滤波

4.1.8铂电阻温度传感器非线性信号校正

4.2通信协议

4.3上位机软件的设计

4.3.1功能及特点

4.3.2底层通信

4.4本章小结

第5章潜水电机监控系统的测试实验

5.1数据采集实验

5.2单机控制实验

5.3联网控制实验

5.4本章小结

结论

参考文献

附录

附录1温度-液位控制节点主板原理图

附录2温度-液位控制节点显示原理图

附录3通用CAN总线通信模块原理图

附录4电流-液位控制节点主板原理图

附录5电流-液位控制节点显示原理图

附录6 CAN/RS232协议转换接口卡原理图

附录7温度-液位控制节点板图

附录8电流-液位控制节点板图

附录9 CAN/RS232协议转换接口卡板图

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢