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基于CAN总线的井下泵房监控终端研究与设计

杨校辉  
【摘要】:煤炭行业是我国的支柱产业。煤矿井下排水系统对保证矿井正常生产起着重要的作用。近几年来,随着煤炭行业高产高效的发展,井下排水问题更成为制约煤炭生产的关键因素。目前,煤矿井下排水系统主要有2种控制方式。一种是继电器手动控制,在这种方式下排水的可靠性差、安全隐患多。另一种是采用PLC+变送器控制交流电机来启动水泵排水,这种方式具有运行可靠、操作方便、自动化程度较高,但是价格昂贵。 鉴于以上情况,本文根据CAN总线通信、ARM嵌入式系统用于工业控制方面的优越性,提出了基于CAN总线的井下泵房监控终端的设计方案。该方案采用CAN总线技术同ARM嵌入式技术相结合的方法进行数据采集、传送及对水泵机组的控制。本监控终端包括传感器组及执行部件、5个CAN智能节点和CAN总线网络。CAN智能节点以ARM7微处理器LPC2294为核心控制单元,在硬件上设计了最小系统、通信接口、数据采集及水泵机组控制模块,在软件上首先基于前后台工作方式对系统进行了详细设计,然后为了增强系统管理和调度的可靠性,笔者尝试了基于操作系统μC /OS-II的软件设计方法,对系统进行了改进。对于CAN总线网络,深入地研究了它的关键技术、波特率的设置方法及误差分析,定义了CAN应用层协议,并利用智能节点、USBCAN智能接口卡及PC机搭建了通信网络的调试平台,通过测试验证了智能节点的通信功能和CAN通信网络的可行性。


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