[发明专利]一种基于CAN总线的在线故障检测系统

说明书

【技术领域】

本发明涉及大型电机组的故障实时监测系统装置，具体地说，是一种基于CAN总线的在线故障检测系统。

【背景技术】

随着现代企业的不断发展，大型机组的应用变得十分广泛，相应的这就在一定程度上给实时故障检测带来了不便，如何对电机的运行状态进行实时在线监测，记录故障源，并实施故障报警及相关电机控制从而更好的对机组的各个成员进行有效的检测便成为当前人们关注的焦点。20世纪80年代，一种新型的控制系统-现场总线控制系统(FCS)的出现给人们带来了解决问题的方法，因此我们借助于现场总线的概念来实现对大型机组的故障检测。与传统的控制系统相比，现场总线控制系统是一种全分布、全数字、全开放的控制系统。它作为智能设备的联接纽带，把挂接在总线上的智能设备作为节点连接为网络系统，并进一步构成自动化系统，实现基本控制、参数修改、监控、显示、优化及管控一体化的综合自动化功能，具有广泛的应用前景。目前现场总线的产众多，有影响的大约有40多种，其中应用比较多的有CAN总线，FF总线，ProfiBUS总线，DeviceNET，ControlNET，P-NET等等。每种现场总线都有着自己的优势和主要应用领域。同时现场总线的标准种类比较多，在某种程度上制约了现场总线的应用。

CAN总线最初是由德国Bosch公司为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的通信协议，目前其应用领域已扩展到过程控制、机械制造、机器人和楼宇自动化领域，且在现场总线中最早成为国际标准。在工程控制领域，CAN总线可作为现场设备级的通信总线，与其他总线相比，具有很高的可靠性和性价比。CAN网络上任何一节点均可作为主节点主动地与其他节点交换数据问题，使设计灵活，并可大大提高系统的性能。CAN网络节点的信息帧可分出优先级，这为有实时性要求的用户提供了方便，同时，CAN的物理层及链路层采用独特的设计，使其在抗干扰，错误检测能力等方面的性能很好。另外，从实现角度讲，CAN结构简单，器件容易购买，每个节点的价格较低，开发技术容易掌握，能充分利用现有的单片机开发工具。

工业测控现场通常存在大量的传感器、执行机构和电子控制单元，它们一般分布较广，且实时性要求很高，结合CAN总线的特点，于是本系统采用了现场总线式集散系统(Field Distributed Control System)FDCS结构，以CAN总线网络将各个分散、孤立的工业设备连接起来加以监控。本系统采用拓扑结构网络，以双绞线为传输介质，上位机通过CAN总线PC适配卡接至CAN总线上，各下位机节点由带CAN控制器的单片机控制通过CAN驱动器与CAN总线相连。广义上讲，上位机也属于CAN总线上的一个智能节点，这样便构成了多主机的工业现场网络，CAN总线上各节点都处于平等地位，可根据报文的ID号进行数据传输，由此避免了因主机或某一子机出现故障而导致整个系统的瘫痪。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于CAN总线的在线故障检测系统。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于CAN总线的在线故障检测系统，包括上位机人机界面，下位机智能模块以及CAN总线；上位机通过CAN适配卡与CAN总线相连；下位机智能模块通过CAN驱动器与CAN总线相连，其特征在于，所述的下位机智能模块，包括界面部分，电机控制部分，电压、电流、转速、扭矩、振动、温度等与各种信号以及各种信号采集的部分；其中，

界面部分，包括键盘模块和LCD液晶模块，键盘模块通过键盘模块的芯片对键盘进行扫描，并将键值存储在其键值寄存器中，下位机芯片通过I²C总线读取键盘模块的芯片上的键值寄存器完成键盘功能，LCD液晶模块通过数据和控制总线形式连接到下位机芯片上；

电机控制部分，包括12位DA转换模块，控制信号输出端，伺服驱动器，控制信号分为数字信号控制和模拟信号控制，数字控制信号由普通的I/O口产生，通过控制端的高低电平来间接实现对电机正转，反转以及启动与停止状态的控制；模拟控制信号由下位机芯片自带的12位DA转换模块产生，通过调节模拟信号的大小来实现电机转速的控制；

信号采集的部分，包括12位AD转换模块，光电编码器采集模块，三路模拟信号分为电机电压、输出扭矩及温度，经由相应的传感器采集，再经AD620放大后均以差分方式输入AD转换模块，光电编码器信号由下位机芯片自带的定时器模块采集；