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基于CANopen协议的摊铺机控制系统研究
| 论文题名： | 基于CANopen协议的摊铺机控制系统研究 |
| 关键词： | 筑路设备;路面摊铺机;自动控制;数据链路 |
| 摘要： | 基于CAN(Controller Area Network)总线的控制系统已经广泛应用在现代工程机械中,是当工业控制领域的研究热点。CAN总线通信为通信网络提供了物理层和数据链路层的规范,但是由于摊铺机控制系统对网络管理,应用协议,安全管理的要求,应用于不同控制设备的CAN总线网络之间的流畅通信就成为难点。CANopen是基于CAN串行通讯的应用层协议,CANopen协议假定硬件设备的收发器和控制器完全遵循ISO1198标准,规范覆盖了应用层和通讯协议子集、程序设备的构造、推荐的电缆和接头形式、SI单位和前缀解释等,保证了不同厂家CAN控制器在通讯联接和具体控制开发软件的一致性,给系统的使用和维护带来极大方便。 本文设计的摊铺机控制系统的通讯采用CAN总线,由CANopen协议来实现CAN总线应用层通信,这种设计能大大提高系统的通用性。介绍了根据控制系统的要求,以F040微处理器为核心,采用模块化的设计思路,设计主控板以及外围电路。为了实现真正的面向对象的开放式结构,应用可编程逻辑器件的电路完成各种逻辑控制和实现其相关的组合电路,使主控单元可以根据控制对象或者应用对象的不同,对系统进行在线设置和重构。在分析CAN通信的基础上,对CAN总线的网络参考模型、物理层、数据链路层,报文的帧类型等问题进行了详细分析。论述了对象字典、服务数据对象协议、过程数据对象协议、网络管理对象协议等CANopen协议的关键部分,这些协议是在F040上实现CANopen协议的基础。通过分析,认为基于F040的CAN通信程序涉及众多寄存器的使用,要正确设置命令掩码寄存器、消息控制寄存器、仲裁寄存器。在设计中,系统中开启了串口接收的中断及CAN总线接口的中断,让通讯作为前台行为,以便及时响应上位机的指令,其它数据处理过程等均工作在后台,进行循环执行。考虑到摊铺机工作现场环境条件的复杂程度,系统在设计中就全面考虑了电磁兼容性和采取了可靠的保护措施。系统电源电路部分增加了抗干扰保护,PCB布线严格遵循电磁兼容性能优化的设计原则,软件上对干扰进行多种抗干扰处理。按照国家标准对控制器进行的电磁兼容性试验的检测结果表明,系统能通过最严酷的脉冲群和雷击浪涌测试。本文设计的CANopen协议作应用层的摊铺机控制系统,简化了线路连接,大大减少了继电器等可靠性不高的电气元件的数量,保持了控制系统的数字化、模块化,实现了控制系统对不同厂家摊铺机的兼容性,为提高摊铺机的智能化水平进行了有益的探索。 |
| 作者： | 吴金红 |
| 专业： | 电子科学与技术 |
| 导师： | 曹建 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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