基于实时性优化的CAN总线织机分布式控制系统.pdf
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1、第2 9 卷第l 期 2 0 0 8 年1 月 纺织学报 J o u m a l0 fT b x t i l eR e s e a r c h V 0 1 2 9N o 1 J a n 2 0 0 8 文章编号:0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 8 ) 0 1 0 1 1 4 0 4 基于实时性优化的C A N 总线织机分布式控制系统 戴国骏1 ,张翔1 ,高申勇2 ,张 颖1 ( 1 杭州电子科技大学计算机应用技术研究所,浙江杭州3 1 0 0 1 8 ; 2 浙江水利水电专科学校计算机与信息工程系,浙江杭州3 1 0 0 1 8 ) 摘要为了适应高速织机对电气控制系统通讯实时
2、性的要求,提出了基于c A N 总线的织机分布式控制系统。通 过分析c A N 总线的特性以及与R s 一4 8 5 总线的比较,说明织机采用c A N 总线具有优越性和可行性;同时针对影响 c A N 总线通讯实时性的因素,分别分析了c A N 协议本身固有缺陷和应用层协议c A N 0 p e n 在通讯实时性方面的不 足,提出c A N 网络实时性优化方法,并给出了实时c A N 0 p e n 协议的实现过程,及织机分布式控制系统结构。系统 运行结果表明,控制系统通讯出错率低,运行稳定,具有一定的应用价值。 关键词织机;控制系统;c A N 0 p e n ;分布式;实时性 中图分类号
3、:T S1 0 3 7文献标识码:A D i s t r i b u t e dc o n t r o ls y s t e mO fl o o mb a s e d0 nr e a l t i m ep e r f o r m a n c e o p t i m i z e dC A N _ b u s D A IG u o j u n l ,z H A N Gx i a n 9 1 ,G A os h e n y o n f ,z H A N GY i n 9 1 ( 1 加舰把旷( 1 0 m p M 据r4 p p z 记o 幻n 加始y ,胁n 础甜D i o n 历泐瑙妙,胁n g
4、 勘M ,觋咖。增3 1 0 0 1 8 ,吼i n 口; 2 c o 唧“e r 勰d ,咖翮t i o 凡脚口n 础m ,Z 驴。增耽e rc o w e 兀,d M yo 蒯咖o e rc o f f 钟,胁嘞础,劢咖口昭 3 1 0 0 1 8 ,吼i M ) A b s t r a c tT bm e e tt h er e a l t i m ep e d o 砌a n c er e q u i r e m e n to fh 唔hs p e e dl o o m 7 sc o n t m ls y s t e m , al o o m d i s t r i b u t e dc
5、 o n t r o ls y s t e mb a s e do nC A N - b u sw a sp r e s e n t e d T h r o u g ha n a l y z i n gC A N - b u s 7 sc h a m c t e r a n d c o 瑚p a r i n gw i t hR S 一4 8 5b u s ,i tc o n f i 瑚e dt he f e a s i b i l i t ya n ds u p e r i o r i t yo f 印p l i c a t i o no ft h eC A Nb u so nl o o m
6、; I na u s i o nt ot h ec o m m u n i c a t i o nr e a l t i m ep e d o n I l a n c e ,i ta n a l y z e dt h ei n h e r e n tl i I I l i t a t i o no fC A Np m t o c o la n d t h ed e f i c i e n c i e si n 印p l i c a t i o nl a y e rp r o t o c o lC A N 0 p e n ,an e t 、 o r kr e a l t i m eo p t i
7、 H l i z e dI n e t h o dw a sp r o p o s e d , a n dt h er e a l i z i n gp m c e s so fp m t o c o lC A N O p e na n dt h ea r c h i t e c t u r eo fm p i e rl o o md i s t r i b u t e dc o n t r o ls y s t e m w e r ep r e s e n t e d T h er e s u l t so ft h ec o n t r o ls y s t e mm n n i n gi
8、 n d i c a t e dt h a ti th a dal o we r r o rm t eo fc o n n u n i c a t i o n a n dw o r k e ds t e a d i l y T h es y s t e mh a ss o m ea p p l i c a t i o nv a l u e K e yw o r d _ S 1 0 0 m ;c o n t r o ls y s t e m ;C A N O p e n ;d i s t r i b u t e d ;r e a l 一t i m ep e r f o 珊a n c e 随着织机
9、车速的提高,传统机械结构织机越来 越不能满足控制要求。目前,国外高档织机普遍采 用计算机技术、电子技术和自动控制技术对织机进 行机电一体化控制。如比利时P I G A N O L 公司的 G A M M A x 型和瑞士s u L z E R 公司的G 6 5 0 0 型剑杆织 机都采用先进的现场总线技术连接织机上各个子控 制模块,实现了织机各运动机构的实时同步控制,从 而使织机达到高度可靠的同步运动控制,织机的自 动化程度显著提高。 与国际先进水平相比,国内织机的机电一体化 水平不高。现有的国产织机电气控制系统一般仅采 用单处理器结构或采用基于R S 4 8 5 总线的单主机 集散控制结构,
10、存在功能简单、自动化水平较低、故 障率较高的缺点,难以满足高速织机对电气控制系 统的要求。 本文通过分析织机使用C A N 总线的可行性及 收稿日期:2 0 0 7 一0 4 3 0修回日期:2 0 0 7 0 9 2 0 基金项目:浙江省科技厅重点科研项目( 2 0 0 4 C 2 1 0 0 2 ) 作者简介:戴国骏( 1 9 6 5 一) ,男,教授,博士。研究方向为嵌入式实时控制系统软硬体系结构及应用。张翔,通讯作者,E m a i l g a v i n h d u e d u c n 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from
11、 www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第l 期 戴国骏等:基于实时性优化的c A N 总线织机分布式控制系统 。1 1 5 。 优越性,针对C A N 协议和应用层协议C A N 0 p e n 在通 讯实时性方面的不足,提出优化方法,并给出了实时 性优化的c A N 0 p e n 协议的实现流程。以泰坦9 6 型 织机为控制对象,设计了基于1 6 位微处理器的c A N 总线织机分布式控制系统。 1C A N 总线在织机上应用 织机由五大运动机构及相关的辅助装置组 成旧31 。随着织机转速的提高,各运动机构中只有 打纬运动可直接通过机械传动实
12、现,其他运动机构 及辅助装置都需采用电气控制技术来适应织机的高 转速,因此织机的电气控制系统通常由多个功能各 异的子控制器和传感器组成。在工作过程中,功能 各自独立的各个子控制模块以织机主轴时序为基 准,相互协调完成同步运动,为使织机工作达到协调 和同步,各个子控制模块、传感器之间需进行实时通 讯传输数据。5 。 织机速度的提高和控制系统的进一步复杂化, 对控制网络的通讯实时性和可靠性提出了更高的要 求。传统的R s 一4 8 5 总线由于通讯速度慢,总线利用 率低,缺少可靠的容错机制,已经不能满足高速织机 对电气控制系统通讯实时性的要求。此外,R s 4 8 5 总线的单主机集散网络结构也不
13、适用于分布式现场 控制系统怕o 。C A N 现场总线是为适应多控制器或多 传感器之问通讯的需求而产生的串行通讯局域网 络。由于其具有通信速率高,实时性好,纠错能力 强,传输可靠性高等特点,已被广泛应用于复杂控 制系统中各个子控制系统之间进行数据通讯。川。 R S _ 4 8 5 总线与c A N 总线的性能比较如表1 所 示。与R s 4 8 5 总线相比,C A N 总线在实时性和可靠 性方面具有明显的优越性。 表lR S 4 8 5 总线和C A N 总线的性能比较 T a b 1P e r f o n n a n c ec 伽叩缸订s o no fR S 4 8 5b 啦a I l d
14、C A N - b l l s 性能R s 4 8 5 总线 c A N 总线 单节点成本 系统成本 总线利用率 网络特性 数据传输率 容错机制 节点错误影响 开发难度 后期维护成本 低稍高 高低 低高 单主网络多主网络 低 高 无可靠的错误处理和检错机制 整个网络瘫痪对整个网络无影响 标准M o d b u s 协议标准c A N _ b u s 协议,软件包支持 高低 高速织机控制系统是一种典型的现场控制应 用。c A N 总线在性能、维护成本和技术成熟程度等 方面都具有较大优势,能适用于织机的分布式控制 系统。 2 C A N 网络实时性优化方法 通讯实时性问题是高速织机电气控制系统的一
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- 基于 实时 优化 CAN 总线 织机 分布式 控制系统
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