基于CAN总线的舰船阀门驱动及控制关键技术研究

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阀门在现代化管网运输系统中具有不可替代的作用。而传统的通海阀多采用手动操作,操作过程和系统故障只能依赖操作者的经验判断,故控制精度低、维修不便、自动化程度不高,无法进行集中控制和远程遥控操作。本课题研究的目标是基于原手动通海阀,开发电驱动装置及其控制系统,使其不仅实现现场的自动控制,还能进行远程通信,接受远程遥控操作,实现智能控制。首先,文章陈述了国内外阀门的发展过程及研究现状,在此基础上结合原通海阀的设计要求,以阀门专用电机作为动力源,设计能实现手动/电动切换的驱动装置。并确定阀门的总体控制方案,本文重点研究驱动装置的控制系统。其次,开发下位机的硬件电路和软件系统。下位机系统是实现阀门自动控制的关键,本课题采用模块化的设计方法,分为以下几个主要模块进行开发,分别是:微控制器及其最小系统、电机驱动与控制模块、系统保护模块、阀门开度的检测与控制模块、力矩信号的检测与控制模块、人机界面的开发、模式选择模块以及电源模块。然后,分析CAN总线的通信原理,构建CAN通信接口的系统结构,设计CAN接口电路。并根据CAN控制器特点,开发CAN节点的软件系统。同时用VC++编写上位机的监控界面和CAN通讯测试界面,为后续的实验调试做准备。最后,对整体系统进行可靠性和抗干扰性分析,提出具体的抗干扰措施。并对控制系统整体进行原理图绘制,制作PCB板焊接调试,其后分别对下位机的执行机构、CAN通信节点和上位机远程控制进行系统实验,分析实验结果。本文采用了ATMEL公司的CAN控制器专用芯片AT89C51CC03作为下位机的主控芯片,引入现场CAN总线进行远程通讯,通过上位机进行集中监控,它们共同构成了基于CAN总线的全分布式控制系统,对实现通海阀的自动化和智能化操作提供了一定的理论依据和实验基础。
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