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基于CAN总线的多电机分布式控制系统研究

作　者: 施雅婷
导　师: 郭前岗
学　校: 南京邮电大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: CAN总线 分布式控制系统 DSP LabVIEW
分类号: TM301.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 116次
引　用: 1次
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内容摘要


CAN总线是一种能够有效支持分布式控制或实时控制的总线式串行通信网络。作为工业现场总线中的一种,因其具有突出的可靠性、实时性和灵活性而广受工业控制界的青睐。本文分析了分布式控制系统的一般结构,并给出了一种基于CAN总线的多电机分布式控制系统总体方案;以DSP作为主控制器,设计了CAN智能节点及适配卡的硬件电路,作为整个系统的底层硬件平台;根据CAN总线的性能特点及技术规范,基于智能节点软件模型,确定了消息标识符的分配、报文帧格式、通信实现方式、报文滤波机制等内容,制订了CAN总线应用层协议,同时设计了报文的发送与接收、电机控制等软件接口;给出了智能节点、适配卡的主函数流程,完成了智能节点及适配卡的软件设计;以LabVIEW为平台设计了上位机监控软件,用于控制各智能节点,并可以实现各智能节点的电机转速、电流、故障信息、协同状态等数据的监测。在软硬件设计的基础上,构建了一个基于CAN总线的多电机网络化分布式控制系统,并以无刷直流电机作为被控对象,对系统分别进行了单机测试、双机协同测试及故障测试。实验结果表明系统运行稳定可靠,实时性好,能够实现CAN总线通信和上位机监控功能,可以满足工业生产中多电机分布式控制系统的需求。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-16
  1.1 课题背景及研究意义  8
  1.2 分布式控制系统概述  8-10
    1.2.1 分布式控制系统的发展及现状  8-9
    1.2.2 分布式控制系统的体系结构  9-10
  1.3 现场总线概述  10-14
    1.3.1 现场总线的技术特点  10-11
    1.3.2 现场总线技术在DCS 中的应用  11
    1.3.3 几种常见的现场总线比较  11-13
    1.3.4 CAN 总线的应用及发展前景  13-14
  1.4 论文的主要内容和结构安排  14-16
第二章 CAN 总线技术规范简介  16-27
  2.1 CAN 的性能特点  16-17
  2.2 CAN 协议的结构模型  17-18
  2.3 CAN 总线的帧结构  18-24
  2.4 CAN 总线访问机制  24
  2.5 错误检测与错误处理  24-25
  2.6 位定时与同步机制  25-26
  2.7 本章小结  26-27
第三章 CAN 总线多电机分布式控制系统总体方案  27-34
  3.1 系统总体结构  27-28
  3.2 系统硬件设计方案  28-30
    3.2.1 CAN 智能节点的一般结构  28-29
    3.2.2 CAN 智能节点硬件设计方案  29-30
    3.2.3 CAN 适配卡硬件设计方案  30
  3.3 系统软件设计方案  30-33
    3.3.1 智能节点软件设计方案  30-32
    3.3.2 适配卡软件设计方案  32-33
    3.3.3 上位机软件设计方案  33
  3.4 本章小结  33-34
第四章 系统的硬件设计  34-47
  4.1 TMS320F2812 简介  34-35
  4.2 DSP 外围电路设计  35-43
  4.3 CAN 总线通信模块设计  43-46
    4.3.1 TMS320F2812 的eCAN 控制器简介  44-45
    4.3.2 CAN 总线接口电路设计  45-46
  4.4 本章小结  46-47
第五章 系统的软件设计与实验结果  47-71
  5.1 CAN 智能节点及适配卡软件设计  47-61
    5.1.1 CAN 总线应用层协议设定  47-51
    5.1.2 eCAN 模块初始化  51-52
    5.1.3 报文发送与接收模块  52-53
    5.1.4 中断服务程序模块  53-56
    5.1.5 电机控制接口模块  56
    5.1.6 智能节点主函数模块  56-59
    5.1.7 适配卡主函数模块  59-61
  5.2 上位机软件设计  61-65
    5.2.1 串口应用层通信协议制定  61-62
    5.2.2 上位机监控软件设计  62-65
  5.3 实验结果与分析  65-70
  5.4 本章小结  70-71
结束语  71-73
参考文献  73-75
致谢  75-76
攻读硕士期间发表和录用的论文  76

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 一般性问题 > 电机原理 > 电机的控制
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