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《安徽理工大学》 2013年
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基于CAN总线的煤矿工作面控制系统远距离传输的研究与实现

李恒征  
【摘要】:为了提高煤矿井下的生产效率,减少煤矿生产事故的发生,煤矿井下工作面一体化的监控系统是必不可少的。CAN总线作为一种新型的工业控制方式,在实时性和可靠性方面具有卓越的性能,近年来在工业控制等领域得到了广泛的应用。 本文对CAN总线的报文结构和工作原理进行了介绍,对煤矿工作面的设备、环境等现场的组成进行了分析和研究。根据煤矿井下设备工作及现场环境的实际要求,设计了基于32位单片机(STM32F103)的智能监控系统。论文进行了主控电路的设计、外围设备等各分支节点下位机硬件电路的设计、CAN通讯传输导线传输性能改善的电路设计、电源模块的设计,通讯电路的设计等。 论文选用总线型的网络拓扑结构,设计了系统的优先级结构,采用三个不同的优先级和对应的中断响应机制,为下位机各节点分配了相应的ID号(分配各优先级),对多节点信号传输进行了测试。论文对适应于井下干扰条件的传输导线介质进行了选型,对CAN总线实时通信速率进行了测试,得到了传输距离与传输速率之间的关系,对其进行了分析,给出了通信速率与传输选距离的选择依据。 为实现对井下工作面设备的监控与控制及保护功能,论文对影响CAN总线传输距离的因素进行了分析,在总线的位定时参数、终端电阻、网络拓扑结构等几个方面提出了优化方法。论文采用三个模拟节点,以2000米为通信距离,对井下常见的几种情况进行了模拟验证:完成了皮带机速度、工作面温度、设备工作电压等信号的模拟测试,完成了现场设备的开关(启动、停止)控制测试。 实验结果表明系统在信号采集和实时控制等方面满足设计要求,远距离传输时的信号衰减畸变在可控范围内,系统具有较好的可靠性。
【学位授予单位】:安徽理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TD67

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【参考文献】
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