| 硕士学位论文 一种基于CAN总线的分布式温度控制系统，共73页，30616字 摘 要 CAN总线是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。本文结合江苏金工自动化研究所温度控制系统研究课题，开发了一种基于CAN总线的分布式温度控制系统，论文主要工作如下： 开发了基于CAN总线的分布式温度控制系统，该系统由现场控制器和CAN总线组成。现场控制器以AT89C52单片机为核心，解决系统模拟量和开关量的输入和输出，I/O端口操作等问题。CAN总线主要完成对现场设备状态的显示与报警、采集数据的处理和SJA1000的操作与控制。 系统采用了软件自调零和满刻度校正技术，并采用二次抛物线插补来校正测温元件的非线性，实现了高精度的测温。在输出控制方面采用积分分离和不完全微分控制的PID调节技术，采用自校正方法来寻找最优的PID参数值。 软件采用结构化程序设计方法，主要包括CAN总线通信程序、看门狗芯片的初始化程序和模拟测量部分等模块。基于C51语言，采用Franklin C51 编译器和伟福仿真器进行编译和仿真调试，使得软件系统开发简单、快速。运行结果表明，该系统实时性好、控制精度高。 为了保证系统使用时的稳定性，在硬件和软件设计中有效地融入了多种抗干扰技术。硬件设计中，精心选择各种部件模块，合理布设印制电路板等技术措施；软件设计中，采用模块化设计、软件陷阱、冗余程序等技术手段，保证了系统运行可靠和准确。 本文研制的基于CAN总线的分布式温度控制系统已投入工业应用，工作稳定可靠，效果良好。 关键词：温度测量 自动控制 CAN总线 单片机 PID控制 自整定 目录 第一章 绪 论 1 1.1研究的目的及意义 1 1.2温度测量系统的研究现状分析 1 1.2.1传统的温度测量方法 1 1.2.2基于FF现场总线的分布式温度测量 2 1.2.3分布式控制系统分析 2 1.3现场控制总线特点及分析 3 1.3.1现场总线（FIELDBUS）技术特点及分析 3 1.3.2 CAN总线特点及分析 5 1.4研究背景及应用前景分析 6 1.5主要研究内容 7 第二章 基于CAN总线分布式温度控制系统的设计 9 2.1系统总体结构及工作原理 9 2.2现场控制器操作功能设计 11 2.2.1现场控制器的技术指标 11 2.2.2面板--显示和键盘的设计 12 2.3系统温度测量的具体算法与设计[32] [34] 13 2.3.1热电偶热端温度T的测量 13 2.3.2热电阻热端温度T的测量 16 2.3.3二次抛物线插补法分析 17 2.3.4 PID调节器算法与分析 18 2.3.4积分分离的算法及分析 19 2.3.5 PID参数的获得及分析 20 2.4 小结 23 第三章 基于CAN总线温度现场控制器硬件实现 24 3.1硬件原理图及分析 24 3.1.1 AT89C52的性能分析 24 3.1.2 82C53的工作说明 29 3.2 CAN总线控制器SJA1000的特点分析 30 3.3 CAN总线的应用 31 3.3.1 CAN技术规范2.0B 32 3.3.2 CAN控制器接口—82C250的应用 33 3.3.3 看门狗芯片X5045的硬件电路分析 34 3.4 小结 36 第四章 基于CAN总线的温度控制系统软件设计 37 4.1 CAN总线通信程序的设计 37 4.1.1 SJAl000初始化程序 38 4.1.2 CAN总线发送程序 43 4.1.3 CAN总线接收程序 44 4.2看门狗芯片初始化程序设计 47 4.3模拟测量程序分析 49 4.4小结 50 第五章 抗干扰设计及分析 51 5.1单片机系统中干扰源的分析 51 5.2硬件抗干扰方案设计 53 5.3软件抗干扰方案设计 56 5.4小结 57 第六章 结论与展望 58 6.1主要工作和基本结论 58 6.2发展远景和建议 60 6.2.1市场需求 60 6.2.2企业效益 60 6.2.3结束语 60 学习期间研究成果 62 致 谢 63 参 考 文 献 64 |
硕士学位论文 一种基于CAN总线的分布式温度控制系统
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