基于CAN總線的智能儀表的研究.pdf_第1頁(yè)
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1、在工業(yè)生產(chǎn)中,溫度、流量、轉(zhuǎn)速都是常用的主要被控參數(shù)。由于控制機(jī)理不同,相應(yīng)的控制儀表也相差很大。近年來(lái),隨著電子技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字控制器逐漸取代模擬控制器,將單片機(jī)應(yīng)用到工業(yè)儀表中的現(xiàn)象越來(lái)越普遍,通過(guò)對(duì)單片機(jī)編程,可輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜控制算法,并達(dá)到良好的效果。傳統(tǒng)的控制算法往往采用PID控制,PID控制以其控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,參數(shù)容易調(diào)整而得到廣泛應(yīng)用,但對(duì)于大滯后、非線性被控對(duì)象,其動(dòng)態(tài)響應(yīng)往往得不到滿足。近年來(lái),各種智能算法層出不窮,將

2、這些智能算法加入到控制器中可實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)象的良好控制。傳統(tǒng)儀表往往獨(dú)立使用,檢測(cè)控制沒(méi)有形成系統(tǒng),隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展,將工業(yè)儀表網(wǎng)絡(luò)化、節(jié)點(diǎn)智能化是一種趨勢(shì)。 針對(duì)上述狀況,本課題提出的基于CAN總線的智能儀表,通過(guò)由單片機(jī)構(gòu)成的控制器,結(jié)合不同的外圍硬件電路,采用智能控制算法,分別實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、流量、轉(zhuǎn)速的智能控制,并對(duì)各種智能算法的效果進(jìn)行了仿真與比較,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線CAN,將儀表連接起來(lái),結(jié)合上位機(jī),形成儀表網(wǎng)絡(luò),可在控制室中

3、觀察到現(xiàn)場(chǎng)儀表狀況。 本文在分析現(xiàn)有總線的協(xié)議、穩(wěn)定性以及通用性等方面的基礎(chǔ)上,提出了基于CAN總線的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用上位機(jī)和基于CAN總線的智能儀表來(lái)構(gòu)建。采用CAN總線網(wǎng)絡(luò)通信模塊SJA1000實(shí)現(xiàn)監(jiān)控主站與底層智能儀表的連接,而儀表作為從站放置在現(xiàn)場(chǎng)。基于CAN總線的控制儀表采用89C51單片機(jī)及SJA1000網(wǎng)絡(luò)專用協(xié)議芯片設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、顯示、鍵盤(pán)輸入以及越限報(bào)警等功能,并且設(shè)計(jì)了CAN總線接口,能方便的將儀

4、表接入現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)。 對(duì)于不同的控制對(duì)象,在詳細(xì)分析其控制特性后,設(shè)計(jì)出有不同傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成的硬件模塊,與單片機(jī)相結(jié)合,組成不同的控制方案,可以很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、流速、轉(zhuǎn)速的控制。 控制算法方面,在研究PID控制方法的基礎(chǔ)上,研究了PID參數(shù)的自整定,在結(jié)合二維模糊控制器和自適應(yīng)PID控制器兩者的優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上,提出模糊自適應(yīng)PID控制的方法對(duì)控制算法進(jìn)行了改進(jìn);對(duì)PID控制器、模糊自適應(yīng)PID控制器分別進(jìn)行了研究,并

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