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工程设备能总线控制系统的设计

作者:佚名
来源:http://www.ronusidun.com/

   介绍

这篇文章提到了地址: http://www。 EEPW。 通讯。 cn /第/ 同时,数据传输内容丰富,可以传输状态信息和消息信息,提高信息化水平条。01705 / 操作结果的低位字节)作为检查数据值。59该用户界面是基于MiniGUI平台开发的,大大提高了人机交互性能20。 html文件的后缀

   工程设备的数字化、信息化和施工管理一体化是当前工程设备发展的热潮。 自1990年代以来,发达国家的制造业开始探索相关技术主控制器的设计 高科技已经广泛应用于先进工程设备的设计中如图2所示它有两个CAN通信端口,也可以用作多协议网关 与此同时,以微型计算机为代表的智能控制器被广泛使用,智能节点之间的信息流空前增加PC104主板被选为嵌入式计算机系统的硬件它提供了良好的人机交互界面,可以通过RS232接口访问导航和定位信息,提高了设备的信息化水平 将车载电子设备按照一定的协议连接到网络上,有效地综合信息,共享资源和功能,已经成为一种发展趋势硬件基于ARM控制器智能化和信息化是工程机械设备的发展方向

   现场总线技术是指将单个分散的测量和控制设备转换成网络节点,通过现场总线连接起来,形成网络系统和控制系统,可以相互交流信息,共同完成自动控制任务。 控制器局域网总线,也称为控制局域网,属于总线型串行通信网络,由BOSCH公司在20世纪80年代首次提出。它因其高可靠性、强实时性、灵活性和方便性以及易于检测和维护而被广泛使用。在工程设备领域,卡特彼勒公司生产的卡特彼勒980g装载机。美国、日本小松的WA380-3和WA500-3、日本川崎的KLD80Z等。被采纳。 麒麟网娱乐平台 Can 总线技术,提高设备的整体控制技术水平。

   根据 根据总线的技术特点,设计了一种基于CAN总线的工程设备控制系统,通过分布式智能控制提高了工程设备的控制技术和信息化水平。

   2系统组成和功能特性

  2。1系统组成

   传统的工程设备控制系统采用集中控制,除主控制器外,一般不具备智能化条件。基于CAN总线的控制系统采用分布式智能总线控制。每个功能模块都被制成一个智能终端,该终端通过CAN总线连接,并辅以一定的通信协议。这不仅提高了整个系统的可靠性和智能水平,也降低了系统的复杂性。

   该系统由主控制器、控制箱、传感器、执行器和虚拟仪器组成。所有组件通过CAN总线互连。主控制器负责系统信息的协调和处理;操作终端是操作者干预操作过程的主要手段。 传感器负责感测系统的状态;致动器负责完成主控制器处理的动作。 虚拟仪器提供了可视的人机界面,可以文本或图形的形式告知手持设备的当前状态。 调试诊断仪器负责查找系统故障的来源。每个模块都是一个独立的智能终端。每个模块可以有多个模块。只要给它们分配不同的标识符( ID号),每个模块都通过4芯屏蔽电缆并行连接。四芯电缆中的两根(正电源和负电源)用于为终端供电,另外两根( CANH和CANL )用于终端之间的通信。这个系统的组成如图1所示。。

   无花果。1 。基于CAN总线的智能控制系统的组成

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  2。2系统功能特性

   与传统的集中控制系统相比,该控制系统具有以下功能特点:

   ( 1 )防误操作功能。设计者可以通过软件编程轻松筛选出系统中可能的误操作,并且只打开允许的操作。与此同时,他们还可以根据需要发出声光警报,告知操作人员操作错误。

   ( 2 )作业向导功能。控制箱的智能和系统数据的共享使设计者能够根据操作过程通过软件编程点亮相应的指示灯,告知操作者允许的操作。实现设备操作的“傻瓜”;

   ( 3 )系统自诊断和自恢复。智能终端可以方便地诊断自己的状态,并将相关信息发送到总线上,供其他智能节点处理,这样设备用户就可以轻松判断问题,而无需掌握太多专业知识;同时,对于内部总线错误,总线系统可以通过自己的软件自动恢复。

   ( 4 )状态指示。系统的当前状态通过虚拟仪器或控制箱指示灯显示。

   ( 5 )数据共享、信息全面、可靠性高。系统的所有数据都可以在CAN总线上接收,从而可以容易地实现信息共享,减少数据的重复处理,降低对主控制器的要求;同时,CAN总线具有线间干扰小、抗干扰能力强的特点。该系统采用模块化管理,各模块按其功能进行分配,简化了布线,缩短了线束长度,从而减少了耦合电流的产生和导线之间的干扰。同时,在软件方面,CAN总线采用短帧传输,使得总线数据报文在传输过程中具有较强的抗干扰能力。

   ( 6 )可扩展性强,产品升级快,性价比高。

   ( 7 )灵活的参数配置。可以通过CAN总线配置参数。例如,开关量可以根据制造商的要求设置其阈值和控制极性(正负控制),模拟量可以根据制造商提供的传感器性能曲线进行校正,相关位置量也可以方便地通过总线进行校准,以缩短产品调试时间。

   3总线通信协议设计

   CAN通信协议主要描述基于设备间基本CAN通信的应用程序信息传输模式。CAN通信层的定义与开放系统互连( OSI )参考模型一致,但仅定义了底层两层:物理层和数据链路层。由于没有指定应用层,CAN协议本身并不完整。需要应用层协议来定义CAN消息中标识符( 11 / 29位)和8字节数据的分配和使用。目前,世界上使用了许多高级协议,如CANop因此,如果节点的“心跳”信息在一定时间段内没有被接收到,则可以判断该节点不在总线上,然后可以进行相应的事件处理n、J1939和D3viceNet等。然而,由于工程设备普遍缺乏控制节点,完全有可能根据自身特点设计高效的应用层协议。下面是一些实用的设计方法。

  3。1消息标识的设计

   在分配通信标识符期间,I。e。ID号、低ID号用于重载信息帧或需要快速响应的信息帧,例如在设备控制中需要实时反馈信号的各种工作机制的就地信号;对于仅用于监控而不参与实时控制信号的信息帧,如油温、油压、车辆姿态等状态信息,应采用高ID号。

   此外,接受过滤器中接受代码寄存器( ACR )和接受掩码寄存器( AMR )的正确设置可以屏蔽与节点无关的ID号信息,并提高有效信息的响应速度。

  3。2信息的循环传输和查询传输

   对于参与控制的重要信息帧,应采用定期循环传输模式,以确保信息的实时刷新。 对于软件和硬件版本查询、参数校准等临时数据服务,主要采用C/S (客户机/服务器)模式发送信息帧,即。e。执行特定的信息帧定义,服务器接收到客户端的参数查询或校准请求后,处理并发送相应的反馈信息帧。

  3。3“心跳”测试

   W。在节点开始工作后,节点每隔一定时间发送一次“心跳”信息帧或定义的“心跳位”,高低级别会发生变化。e。。。无花果。2数据校准流程图。

   4传输错误检查。为了提高数据通信的可靠性,对于关键数据帧(如校准数据帧),采用总和检查方法来防止数据传输错误,即

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  3。数据源节点将最后一个数据字节定义为校验字节,并使用累加和相等校验方法和其他方法获取较低的8位( I

   e。e。数据接收节点收到数据帧后,通过操作进行比较,结果正确后进行相应的分配处理。e。5数据查询和参数校准。数据查询和校准采用重复发送控制信息直到获得特定反馈信息的通信方式,流程如图所示。

  3。4 CAN总线操作终端的设计

   将操作终端设计为智能节点,采用CAN总线通信,可以减少连接电缆芯的数量,提高工作可靠性。2。

   可以增加沟通距离,提高工作的适应性

   。。 ( 1 )硬件设计。 基于带CAN总线控制器的单片机PIC18F458的系统设计,它通过CAN总线收发器MCP2551与其它节点总线相连,具有开关输入电路、模拟输入电路、数码管显示电路、开关输出电路、CAN收发器和电源电路等。

   3

   无花果。3 can总线操作终端的硬件原理框图。3。

   主控制器是主操作信号采集执行单元,其在系统的操作信号经过防误操作处理后控制操作机构的执行元件。。

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   主控制器采用EPEC系列高可靠性可编程控制器( PLC )设计

   该系列控制器广泛应用于国内外工程机械中。

   这种控制器具有以下优点:抗电磁干扰、抗振动、耐油、环境适应性强、结构紧凑、密封性能好、自我保护能力强。它可以在野外恶劣的环境条件下长时间工作,可以直接驱动各种执行器,如电液比例阀、伺服电机等。它特别适用于移动设备的使用。当然,从CAN系统操作集成的角度来看,STW、INTER CONTROL等控制器具有更好的性能,并且每个控制器都有自己的特点,可以根据控制要求进行选择。。。6虚拟仪器设计。虚拟仪器主要用于终端显示,提供各种工作信息。

   硬件配置表如表1所示

   该软件使用VxWorks操作系统,具有良好的实时性,VxWorks BSP软件包用于完成移植。。。表1虚拟仪器的硬件配置。虚拟仪器可以完成工作状态显示、传感器数据校准、视频显示等。

   。

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   7 CAN总线调试诊断仪的设计。调试诊断仪器基于BIT技术,采用嵌入式系统架构。

   ARM系列处理器采用32位嵌入式RISC结构,内部集成了多级流水线,以提高处理器指令的执行速度

   它强大的功能与外围电路相结合,集成了信号采集、处理、故障诊断和网络通信的功能。它特别适合用作智能仪器和设备的开发平台。HMS30C7202是基于ARM720T的32位处理器,包含PC的所有基本功能。具有高性能、低功耗的特点,片内资源非常丰富,集成度极高,非常适合嵌入式系统应用。调试和诊断设备的硬件由核心模块和基于ARM芯片HMS30C7202的外围电路组成,如图所示。4。为了充分发挥ARM芯片的效率,提高任务级的响应时间,采用实时内核μC/OS-II进行资源管理。μC/OS-II是一个完整的便携式抢占式实时多任务操作系统,具有执行效率高、占用空间小、实时性好和可扩展性强的特点。4。。。图4调试诊断工具硬件架构。结论。

   先进现场总线技术的应用必将使设备智能化和信息化更容易实现

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   。本文设计的基于CAN总线的工程设备控制系统具有功能完善、通用性好、使用方便的特点,技术框架先进,符合工程设备控制系统向分布式智能控制的总体发展方向

   军用和民用设备的应用实践表明,该系统运行可靠、实时性好、功能扩展方便、可维护性和测试性好,具有良好的推广应用前景。。。本文的创新点是将CAN总线技术应用于工程设备的控制系统,使其具有高度智能化、通用性、可维护性和可测试性,从而提高工程设备的综合性能。通过相关设备控制系统的匹配,结果的应用产生了近20万元的经济效益。

   。。