【摘 要】
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控制器局域网(CAN)由于优良的稳定性和实时性能、成熟的仲裁和同步技术,加上开放式总线结构、短报文高速通讯、远程通讯能力、超强的纠错和扩展功能,以及控制简单、应用成本低
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控制器局域网(CAN)由于优良的稳定性和实时性能、成熟的仲裁和同步技术,加上开放式总线结构、短报文高速通讯、远程通讯能力、超强的纠错和扩展功能,以及控制简单、应用成本低等优点,已经被越来越多地应用到广大网络控制系统领域,并被公认为最有前途的现场总线技术之一。
本文针对青海拉西瓦水电站大坝高边坡安全监测的需要设计大坝边坡安全监测控制系统。考虑到大坝安全监测的重要性,该设计对于系统的稳定性要求很高,实时性也有一定的要求,尤其在天气恶劣边坡参数变化很大的情况下。因此,设计一个实时性、稳定性良好的CAN总线远程控制网络,需要认真研究远程网络对于CAN总线通讯的影响,分析处理报文信号幅值衰减、网络时延等技术课题,并且选择合适的系统结构和控制芯片来组建控制系统,设计高效率的通讯软件,才能充分发挥CAN总线的特长,提高控制系统的抗干扰能力和实用性能。
整个系统包括底层测量模块、上层软件和通讯三个部分的内容。本文将着重介绍通讯部分相关内容,考虑到大坝高边坡安全监测的出线平台与控制室直线距离达3KM多,本文的目的即设计一个基于CAN总线的远程控制网络,一方面传达用户需要到底层模块;另一方面将底层传感器采集到的数据报文传送到上位PC机,用户通过上层软件加以管理监控。于是,选取C8051F系列微控制器和USB转UART桥接器CP2102等新型高速芯片作为控制核心,根据CAN2.0A和2.0B协议规范,设计了基于CAN现场总线技术的远程控制网络,得到了硬件系统、通讯软件、上位机测试软件的全部实现以及用户软件的部分实现。
另外,通过对远程网络等效电路的分析,搭建模拟远程电路,并对所设计的系统进行测试实验,验证了所设计的CAN总线远程控制网络具有良好的稳定性和实时性。该系统具有便携的多功能CAN总线节点模块,方便的USB上位机通讯接口,加上CAN总线本身的开放性、低成本、控制简单等优点,可方便应用于拉西瓦水电站大坝高边坡系统的安全监测。
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