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基于CAN总线的现场总线继电器研究

作 者: 黄俊才
导 师: 窦衡; 李凌志
学 校: 电子科技大学
专 业: 电子与通信工程
关键词: 继电器 现场总线 CAN总线 P87C591
分类号: TP273
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要


随着科学技术的突猛飞跃,现代化战争向着信息化、电子化方向发展。为了适应新的战争形势,各种武器型号系统也向智能化、模块化方向变化,武器中的控制系统也由集散控制系统(DCS)向现场总线控制系统(FCS)转变,现场总线技术已逐步应用于卫星、导弹、雷达、通讯、遥感、遥控等各个领域。继电器作为现代自动化控制系统中最基本的电子元器件之一,传统的继电器已不能满足现场总线控制系统的要求,因此对现场总线继电器技术也提出了迫切的要求。国内军用现场总线继电器技术还处于概念阶段,目前还没有实际产品,军用现场总线继电器技术的匮乏,将会影响军用现场总线控制技术的发展。因此,为满足现代武器型号中现场总线控制系统对继电器的需求,使武器装备使用的继电器不受制于国外,该项目的研究势在必行。论文通过对现场总线技术的研究和比较,最终选择CAN总线通信方式。CAN总线是一种串行通信总线,与其它通信总线相比,CAN总线通信的实时性、可靠性、和灵活性更加突出。作为一种国际标准,CAN总线的应用范围也在逐渐扩大,从最初的汽车控制领域扩展到了工业控制的许多领域,是目前最有前途的数据总线之一。CAN总线通信时,继电器在总线上根据地址进行区分识别,按照事先通讯协议的约定,主控系统对继电器发出控制指令,继电器执行控制指令。设计的基于CAN总线的现场总线继电器输入电压:22Vdc~32Vdc;输出负载:1H触点,负载电流1A;具备CAN总线通讯功能,通过CAN总线对继电器进行控制;输入输出隔离;继电器地址可离线修改。论文中详细叙述了设计的理论依据,介绍了基于CAN总线的现场总线继电器的硬件设计、工作原理以及相关的软件程序设计思路、编制方法。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-14
  1.1 引言  10-11
  1.2 现场总线继电器  11-12
    1.2.1 现场总线继电器的概念和特点  11
    1.2.2 现场总线继电器的结构  11-12
    1.2.3 国内外现场总线继电器的发展  12
  1.3 课题研究的意义和内容  12-14
第二章 继电器的结构和特性  14-18
  2.1 继电器的结构  14-15
  2.2 继电器的继电特性  15
  2.3 军用继电器的特点  15-18
    2.3.1 高性能、高环境  16
    2.3.2 高质量、高可靠性  16-17
    2.3.3 体积小、重量轻  17
    2.3.4 工艺要求复杂、加工精度高  17-18
第三章 现场总线技术概述  18-25
  3.1 什么叫现场总线  18-19
  3.2 现场总线技术的优点及特点  19-20
  3.3 现场总线的种类  20-22
    3.3.1 FF 总线  20
    3.3.2 Lonworks  20
    3.3.3 Profibus  20-21
    3.3.4 HART  21
    3.3.5 CAN  21-22
  3.4 CAN 的技术规范  22-23
    3.4.1 CAN 总线基本概念  22
    3.4.2 CAN 报文的帧格式和帧类型  22-23
    3.4.3 CAN 总线非破坏性仲裁机制  23
  3.5 CAN 的相关器件  23-25
第四章 基于 CAN 的现场总线继电器总体设计  25-29
  4.1 概述  25-26
  4.2 技术方案的确定  26-27
    4.2.1 技术方案 1  26-27
    4.2.2 技术方案 2  27
  4.3 结构方案的确定  27-29
第五章 基于 CAN 的现场总线继电器硬件设计  29-45
  5.1 PHILIPS P87C591 单片机  29-30
  5.2 CAN 隔离收发模块  30-31
  5.3 寄存器扩展模块  31-32
    5.3.1 I2C 寄存器  31-32
    5.3.2 I2C 总线协议  32
  5.4 电源变换模块  32-33
  5.5 继电器驱动模块  33
  5.6 复位电路  33-34
  5.7 整体结构设计  34-37
  5.8 电磁继电器传输速率设计  37-41
  5.9 产品抗干扰设计  41-45
    5.9.1 接触簧片电磁干扰屏蔽  41
    5.9.2 继电器本体对外的干扰的抑制  41-43
    5.9.3 继电器触点回跳对信号的干扰抑制  43-45
第六章 基于 CAN 的现场总线继电器软件设计  45-52
  6.1 测试软件设计  45-47
  6.2 CAN 总线继电器软件设计流程图  47-52
    6.2.1 CAN 控制器与 CPU 通信连接  48
    6.2.2 CAN 控制器初始化设置  48-49
    6.2.3 CAN 初始化流程  49
    6.2.4 CAN 发送和接收中断程序设计  49-52
第七章 基于 CAN 的现场总线继电器的试制和试验  52-57
  7.1 测试过程描述  52-54
    7.1.1 产品功能  52
    7.1.2 产品使用说明  52-54
    7.1.3 操作示例  54
  7.2 试验结论  54-57
第八章 结论  57-58
致谢  58-59
参考文献  59-61

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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