论文研究-基于CAN总线分布式数字吊杆控制系统设计 .pdf

基于CAN总线分布式数字吊杆控制系统设计的知识点如下： 1. CAN总线技术：CAN（Controller Area Network）总线是一种支持分布式实时控制的串行通信总线。它具有高可靠性和实时性，广泛应用于自动控制系统中。CAN总线主要特点包括多主机工作方式、非破坏性仲裁技术、通信距离远、高速率通信以及灵活的系统配置能力。在本设计中，利用了CAN总线点对点和一点对多点的通信功能，以及它对通信数据的编码方式，确保了系统内节点数量理论上不受限制，从而满足多舞台多幕布控制的需求。 2. 分布式数字吊杆控制系统：该系统是针对剧院和礼堂对多舞台多幕布有效监控需求而开发的。它能够实现多路吊杆的单独控制、集控控制以及场景选择运行，显著提高了控制的灵活性和准确性。系统上下位机的体系结构设计、控制单元的硬件组成及系统软件设计都是为了实现这一目标。 3. 上下位机通信：上位机与下位机之间的通信通过PCI与CAN适配器实现。上位机采用XML文件对电机信息进行管理，通过动态库文件调用的方式设置CAN通道及进行通信。系统通信协议的制定对于有效快捷的数据传输至关重要，制定的协议基于CAN通信标准帧，实现了简明可靠的数据交互。 4. 控制器硬件设计：吊杆控制器硬件主要包括飞思卡尔MC9S08AW60单片机，红外传感器信号整理电路，继电器控制电路和继电器等。MC9S08AW60单片机是一个高度集成的高性能微控制器，它简化了外部电路设计，并能提供高质量的控制。CAN通信模块选用SJA1000控制器和82C250收发器，保证了与上位机的稳定通信。 5. XML文件的使用：上位机通过XML文件管理电机信息，这使得系统能够灵活地对多路吊杆进行单独或集控控制，并且能够直接选择运行场景。XML文件的使用增加了系统的可扩展性和灵活性。 6. 控制原理与机制：吊杆控制器负责采集传感器模块输出的电压信号，通过信号调理电路输入至微控制器进行处理。微控制器通过计算接收到的脉冲信号来确定当前吊杆的位置，并将位置信息通过CAN通信发送至上位机。上位机再将控制指令通过CAN总线发送至下位机，下位机解析后输出到继电器控制电机转动，从而实现对吊杆的高度精确控制。 7. 应用结果：系统的应用结果表明，通过上述设计，吊杆控制系统能够灵活、准确地控制多路吊杆，提高了剧院和礼堂幕布控制的效率和自动化程度。 8. 系统构成及工作原理：整个系统由交流电机控制器、红外传感器、微控制器、CAN控制器、继电器控制电路和上位机软件组成。交流电机控制器作为现场控制器和CAN总线上的一个节点，实现对吊杆高度的实时监控。红外传感器用于监测电机的转动并反馈至微控制器，以此来计算吊杆位置。 通过上述介绍，可以看出基于CAN总线的分布式数字吊杆控制系统在剧院和礼堂中的应用具有明显的优势，它不仅提升了操作效率，还增强了系统的可靠性和灵活性。这一系统的设计原理和实现方式，对于类似工业控制系统的开发具有一定的借鉴意义。