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1、总线与网络 !“#$% 39;2289;3， ;9?2897A， 5:?8： P9789HI72G 60;7801 A72E；!“# HI；QA;6B80;9F:790;%引言工业控制领域的分布式系统的精确时间同步问题一直是一个令人关注的问题， 传统的同步问题解决方案多为增加一条同步线的硬件方法， 这样增加了系统的成本和接线的复杂性本文介绍了一种不需要额外的硬件开销和仅较小的软件开销即可实现比较精确时间同步的基于 !“# 总线的分布系统的设计方法，并利用实验验证了该方法的可行性。!“# （!0;7801128 “82: #27K08L） 总线是德国 R06B 公司从 S2 CI179D12 “
2、662 V97B #0;/ G278I6790; R97K9F2“8H978:790;） ， 当出现几个节点同时向网络上发送信息时， 优先级高的节点可不受影响地继续发送数据， 而优先级低的节点则主动停止发送， 从而有效的避免了总线冲突。!“# 具有以下的属性：（%） 报文的优先权；（.） 保证延迟时间；（+） 设置灵活；（） 时间同步的多点接收；（T） 系统内数据的连贯性；（,） 多主机；（$） 错误检测和错误标定；（S） 只要总线一处于空闲，就自动将破坏的报$#1#23*“4#( .5 6,.7),“.* 8 699$“2),“.*( W自动化技术与应用 !“# 年第 !$ 卷第 ! 期总线
3、与网络 !“#$% ； 数据和命令的标识符的优先级别设置成高优先级， 同步方波信号 （通过处理器的 $?“口送出） ； 每 )0A 发送一次； %? ; A A B(%(“C#$#6%#) :DE46，F$ G$%“4.)%#4$ （9()4$ ?(H#6( #%#4$ ）I A J(“E- ?(!.K-#) 4，1MNNO 王亥， 胡健栋A P45#6%#)Q IE! 混沌扩频序列 R A 电子学报，1MMS， O8 （1） ：1M Q OTT ?A IF=;U9A V$ %D( (“#HE%#4$ 4 的信号每个周波都定时采样 TO 点， 也就是依靠定时器定时来建立自己的时间坐标， 考虑系
4、统接入节点数为 X3 个， 发送数据和发送同步命令之间的时间间隔为 3WC6 （考虑到各个节点都在等待发送 N 个字节的数据， 波特率为 O8W2） ， 两次同步命令之间的时间间隔为 1WWC6， 接收到同步命令的时刻和接收节点的采样点之间的关系可以通过接收节点的计数器获得， 节点都定时采样两个有固定通过这种机制来测量能达到 WAX的精度， 相位关系的交流信号， 从测量的结果来看， 由于软件采用的是 : 语言编程，B9Y 的 : 语言编译器在处理一个中断时要花费大约 O.6 时间做一些必要的处理， 如果用汇编语言来处理， 这种测量的精度能够达到 WA8的精度。在 O8W2 的波特率的情况下 1
5、 秒钟总线上能传输 1WWW 帧左右 （帧的数据区数据长度为 N 个字节） 的数据， 满足了大多数情况下的应用要求， 这种机制的可行性得到进一步验证， 这对于比较分散的信号 （例如小电流接地选线等） 的处理上更加灵活， 有很好的现实意义。8参考文献：1 邬宽明A:FZ 总线原理和应用系统设计 I A北京： 北京航空航天大学出版社， 1MMX， 11AO 谌黎明A :FZ 总线技术特点及在 B(H#)(Z(% 现场总线中的应用 R A低压电器， OWWW，（8） ： TM Q 31AT 肖锦栋， 费敏锐A :FZ 现场总线性能评价 R A上海大学学报 （自然科学版） ， 1MMS， 11 （T）
6、 增刊： OXO Q OXXA作者简介： 常富杰 （1MSM Q ） ， 男， 西安交通大学电气工程学院硕士研究生， 研究方向： 工业计算机控制系统。%为简化系统硬件设计及提高系统抗干扰性能,采用TI公司高性能的16位DSP TMS320LF2407作为核心器件来实现工程机械分布式控制系 统的设计,利用TMS320LF2407芯片内置的CAN控制器来构成CAN总线网络;完成了系统各个节点的硬件设计,并在硬件上采用光电隔离的方法,以防止从CAN总线上窜 入的干扰信号;完成了各节点的软件设计,并在软件上采用定时测试的方法来保证通信过程中数据传输可靠.通过模拟试验对各节点间通信的稳定与可靠性进行了
7、检验.试验结果表明:该分布式控制系统软件及硬件稳定可靠,主节点能够与子节点间进行可靠的数据传输与通信,实现了在线远程监控.4.期刊论文 张长海.朱勤芹.索长征.曹会彬 基于CAN总线的分布式控制系统的设计 -中国高新技术企业2008,“(15)针对机器人控制系统中驱动电机和传感器数量多而且分散、信息量大等特点,本文介绍了一种基于CAN总线的机器人分布式控制系统的设计方法.通过CAN总线 ,主控系统和底层系统可以直接通信,实现了多传感器的信息融合和多电机的集中控制功能.本文详细介绍了控制系统的硬件构成,软件流程以及系统的工作原理 ,对以后机器人的控制系统结构设计具有重要的参考价值.5.期刊论文
8、陈东 基于冗余CAN总线的分布式控制系统的研究与设计 -安防科技2008,“(3)传统的分布式控制系统节点众多、位置分散、信息传输量大、布线复杂,文章针对这些情况设计了一种基于冗余CAN总线结构的分布式控制系统的设计方案 .该系统以冗余CAN总线为通信媒介,将主控制机和多个分控制机连接起来组成分布式网络,使系统结构大为简化,可靠性进一步增强.实践表明,该系统性能稳定可 靠,安装使用方便,具有一定的参考和推广价值.6.学位论文 董双燕 基于CAN总线的分布式控制系统的研究 2005现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一,被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现,标志着工业控制技术领域又一个新
9、时代的开始,并将对该领 域的发展产生重要影响。CAN总线属于现场总线技术的一种。是目前流行的现场总线控制系统之一,也是到目前为止唯一有国际标准的现场总线。与一般的通信总 线相比,CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性,同时具备了现场总线的优点。本课题的研究主要针对现场总线中的CAN总线技术进行深入的了解 ,开发一种基于CAN总线的现场控制智能节点和智能适配卡,并对所涉及的有关问题进行探讨。7.期刊论文 高剑.严卫生.赵宁宁.徐德民.GAO Jian.YAN Wei-sheng.ZHAO Ning-ning.XU De-min 基于CAN总线的水下机器人分布式控制系统 -中国造船2
10、007,48(3)提出并实现了一种基于CAN总线的水下机器人分布式控制系统.与传统的集中式控制系统相比,分布式控制系统可以很容易地接入功能模块而无须对现有硬件 进行重新设计,具有更好的可扩展性;并且各个节点间采用数字信号通讯,具有很强的抗干扰能力.开发了基于工业控制计算机的半实物仿真系统,模拟执行机构节 点和传感器的工作,接入已完成的自动驾驶仪节点和数据记录及故障检测节点,对控制系统进行实时仿真测试,测试结果验证了该分布式控制系统设计的可行性.8.学位论文 石磊 航空发动机分布式控制系统及CAN总线应用研究 2007航空发动机分布式控制系统具有成本低，重量轻，可靠性高，可维护性强等众多优点，代
11、表了航空发动机控制系统未来的发展方向。本文主要研究航空发动机分布式控制系统。以TI公司的TMS320F2812数字信号处理器作为各种智能装置控制器的微处理器，进行了系统的总体设计。选择 CAN总线和DC-DC电源作为分布式控制系统的数据总线和电源总线。设计了燃油计量装置控制器的软件和硬件。在由旋转计量活门和步进电机组成的实物装置上进行试验，试验结果表明该控制器具有优良的控制品质。设计了矢量喷管控制器的软件和硬件。完成了矢量喷管模拟装置的安装和调试，并在该装置上进行了试验，取得了较满意的控制效果。构建航空发动机分布式转速控制系统。控制系统由中央控制器、智能执行机构和发动机模型三个部分组成。中央控
12、制器算法使用PID算法，发动机模型使用简化模型，智能执行机构是燃油量计量装置。各部分之间通过CAN总线通讯。研究了CAN总线的应用层协议CANopen, 并将该协议应用于分布式转速控制系统。 HIL仿真结果表明：分布式控制系统适合作为航空发动机的控制系统，CAN总线也适合作为分布式控制系统的数据总线。9.期刊论文 张宏伟.王树新.杨晓华.侯巍.梁捷.ZHANG Hong-wei.WANG Shu-xin.YANG Xiao-hua.HOU Wei.LIANG Jie 基于CAN总线的自治水下机器人控制系统 -机器人2006,28(4)将CAN总线应用在自治水下机器人中,构成多主站的分布式控制系
13、统,取代了以往水下机器人采用的集中式控制结构及主从式网络结构.从硬件和软件两方面详 细介绍了CAN总线在自治水下机器人中的应用方案,设计了基于P87C591单片机的CAN总线控制器,并针对水下机器人分布式控制系统的需求特点,设计了CAN应用层 协议和相应的通信软件.最后通过湖试验证了控制系统的可行性和可靠性.10.会议论文 周京辉.刘权 基于CAN总线的分布式控制系统及应用 1998该文介绍了CAN总线以及基于CAN总线的HYCAN智能分布式控制系统的应用。引证文献(1条)引证文献(1条)1.史伟君 西门子SFM210系统冗余设计以及SFM614通信控制器的开发学位论文硕士 2006本文链接：http:/ 授权使用：西南交通大学(wfxnjtdx)，授权号：7be8a053-49da-4834-a796-9e4101024a13 下载时间：2010年12月3日
