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CANopen协议在列车通信网络中的应用与研究

张欣  
【摘要】:摘要:随着现场总线技术、计算机技术以及控制理论的发展,现代列车的运行控制系统越来越朝着数字化、网络化、自动化与智能化的方向发展,形成了基于网络的分布式控制系统,控制系统通信网络和通信总线协议的重要性日益凸显。作为CAN总线的高层协议CANopen协议具有高度的灵活性和可配置性,在欧美等国获得了广泛的发展和应用,已经从工业控制领域的应用发展到列车控制等领域。 本文以6节列车车厢编组的地铁列车为研究对象,在分析CANopen协议和地铁列车通信网络设计要求的基础上,提出了一种基于CANopen协议的地铁列车通信网络设计方案,完成了以TMS320F28335为核心的CANopen主从站硬件平台的设计开发以及CANopen主从协议栈的实现,搭建了CANopen地铁网络通信平台。 为了提高CANopen网络的通信性能,本文对CANopen网络配置中的PDO打包问题进行了研究。通过对PDO打包过程和打包机制的分析,本文提出了一种启发式的PDO打包算法——OLBF算法,详述了算法实现过程,给出了两个PDO打包性能评价函数,对经典BF算法与OLBF算法的PDO打包性能进行了对比评价,分析了OLBF算法的优越性。 本文利用OLBF算法对所设计的地铁列车通信网络的网络配置进行优化,并基于所搭建的平台进行了相关实验研究。实验结果表明,本文设计的地铁CANopen通信网络达到了设计要求,OLBF算法有效提高了列车CANopen通信网络的通信性能和网络信息的实时性,降低了总线负载,证明了本设计方案的可行性。图44幅,表19个,参考文献66篇。


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