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基于CAN总线的升降横移式立体车库控制系统设计及研究

作　者: 张锐强
导　师: 于兰峰
学　校: 西南交通大学
专　业: 机械电子工程
关键词: CAN总线 立体车库 应用层协议 CANopen
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


目前,我国各大中城市停车位严重不足,造成了普遍性的“停车难”问题。建立机械式立体车库成为解决这一问题的重要途径。升降横移式立体车库是应用最为广泛的机械式立体车库。当前,升降横移式立体车库普遍采用基于PLC的集中式控制系统。这种系统存在结构复杂、扩展性能差、成本高等缺点。CAN现场总线控制系统结构相对简单、扩展性能好、成本低、可靠性高。本文对基于CAN总线的升降横移式立体车库控制系统研究。本文分析了基于PLC的集中式立体车库控制系统的结构和运行原理,指出其不足；分析了现场总线的技术优势及其在立体车库控制系统中的应用现状。在此基础上,对两种控制系统进行对比,得出后者具有明显优势的结论。网络拓扑结构的设计是组建CAN的前提,文中采用了总线拓扑结构。根据系统功能,将CAN节点分为车位节点、主节点和上位机。其中,上位机是特殊的CAN节点。根据控制系统的功能需求,设计了CAN节点的硬件功能、总线接口、数字输入输出模块以及相关外围电路。在考虑元器件布局和布线原则的基础上,完成节点的PCB设计和制作。CAN总线协议只定义了物理层和数据链路层,具体的应用中需要自定义或者应用标准的应用层协议。本文在标识符分配、数据交换方式等方面设计了适用于本系统的应用层协议。在深入研究CANopen和MicroCANopen协议栈的基础上,通过移植和修改等方法将MicroCANopen协议栈应用到本系统,使得设备描述得到标准化,设备的互操作性得到提高。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章 绪论  11-15
  1.1 论文研究的背景和意义  11-14
    1.1.1 国内机械式立体车库发展状况  11-13
    1.1.2 机械式立体车库控制系统概述  13-14
    1.1.3 论文研究的意义  14
  1.2 论文主要研究内容  14-15
第2章 控制系统的总体设计  15-30
  2.1 升降横移式立体车库简介  15-17
  2.2 立体车库控制系统的发展  17-20
    2.2.1 控制系统的发展  17-18
    2.2.2 基于PLC的立体车库控制系统简述  18-20
    2.2.3 现场总线技术在立体车库控制系统中的应用  20
  2.3 控制系统总体设计  20-30
    2.3.1 现场总线控制系统的特点和优势  20-22
    2.3.2 现场总线类型选择  22-24
    2.3.3 CAN总线网络拓扑结构分析与选择  24-26
    2.3.4 节点分配设计  26-27
    2.3.5 控制系统总体结构设计  27-30
第3章 CAN总线技术分析  30-36
  3.1 CAN总线概述  30-32
  3.2 CAN总线的分层结构  32-34
  3.3 CAN报文传输  34-36
第4章 CAN节点硬件设计  36-50
  4.1 CAN节点总体设计  36-38
    4.1.1 功能设计  36
    4.1.2 硬件总体设计  36-38
  4.2 CAN总线接口设计  38-42
    4.2.1 方案和器件选择  38-39
    4.2.2 接口电路设计  39-42
  4.3 数字输入和输出模块设计  42-44
  4.4 相关外围电路设计  44-46
  4.5 PCB设计  46-50
    4.5.1 设计原则  46-47
    4.5.2 PCB设计  47-50
第5章 CAN应用层研究与软件设计  50-69
  5.1 CAN应用层概述  50
  5.2 自定义控制系统应用层协议  50-52
    5.2.1 报文格式定义  50-52
    5.2.2 数据交换方式设计  52
  5.3 CANopen应用层协议研究与实现  52-61
    5.3.1 CANopen应用层协议研究  52-58
    5.3.2 MicroCANopen应用层协议栈分析  58-61
  5.4 MicroCANopen协议栈在本系统中的应用研究  61-69
    5.4.1 车库控制流程分析  61-63
    5.4.2 MicroCANopen在系统中的应用  63-66
    5.4.3 系统软件运行分析  66-69
结论  69-71
致谢  71-72
参考文献  72-77
攻读硕士学位期间发表的论文  77-78

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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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