[实用新型]强实时控制应用的现场总线实验系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种分布式强实时控制系统，特别涉及一种强实时控制应用的现场总线实验系统。

背景技术

磁悬浮控制技术是集电磁学、电子学、力学、机械学、控制工程和计算机科学为一体的技术，具有非接触性、无润滑问题、响应时间短等优点。近年来，伴随其它技术的发展，磁悬浮技术在很多领域得到广泛的应用，如磁悬浮列车、磁悬浮轴承、高速磁悬浮电机等。国外在进行磁悬浮控制研究的初始阶段，大多数是在磁悬浮小球控制装置上展开的，以此来研究磁悬浮系统的各项性能。

随着自动控制技术、计算机技术和网络技术的发展以及控制和管理要求的不断提高，使得控制系统正由封闭的集中体系加速向开放的分布式体系发展，出现了分布式实时控制系统，这种建立在现场CAN总线基础上的控制系统，在结构和性能有了飞跃性的变化。然而在磁悬浮球控制系统的研究方面，国内大部分还只是采用集中式控制系统，将系统应用于控制算法的研究，而集中式控制系统具有网络化程度低、可靠性差、经济性差的缺点。

实用新型内容

本实用新型是针对控制技术由直接数字控制、集中式控制所存在的缺陷，提供一种建立在控制器局域网基础上的用于磁悬浮球控制装置的强实时控制应用的现场总线实验系统，其通过实现总线通信方法使系统网络化、分散化，提高了系统的开放性、可靠性、可维护性、经济性等。

本实用新型的技术方案为：

一种强实时控制应用的现场总线实验系统，用于磁悬浮光电控制装置，该磁悬浮光电控制装置包括电磁铁、光源、钢球和光电位置传感器，其特征在于，该现场总线实验系统包括与CAN总线连接的第一CAN节点、第二CAN节点、第三CAN节点和第四CAN节点，所述第三CAN节点依次连接继电器和光源，并控制该光源的开启与关闭，所述第一CAN节点依次连接A/D转换器、处理电路和光电位置传感器，并检测所述钢球与电磁铁之间的距离信号且传送到所述CAN总线，所述第二CAN节点依次连接D/A转换器、驱动电路和电磁铁，并控制该电磁铁电磁力的大小，所述第四CAN节点连接对全系统运行情况进行实时监控与维护的监控PC机。

本实用新型所述强实时控制应用的现场总线实验系统的第一CAN节点、第二CAN节点和第三CAN节点采用同一结构的CAN节点，其包括微处理器LPC2292、复位电路、晶振电路、稳压电路、CAN通信硬件电路、A/D转换电路、D/A转换电路和继电器控制电路。

本实用新型是一种强实时控制应用的现场总线实验系统，其有益效果在于：简化了系统结构，提高了可靠性，具有较强的抗干扰能力；本实用新型是一个开放的系统，可以与任何遵守CAN总线协议的其它设备或系统连接，其将传感测量、工程量处理与控制运算等功能分散到现场设备中完成，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，可进行控制算法研究，并可在线诊断设备的运行状态。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型功能块的组合图。

图3为本实用新型的CAN节点硬件构成框图。

图4为本实用新型的A/D转换器电路原理图。

图5为本实用新型的D/A转换器电路原理图。

图6为本实用新型的继电器控制电路原理图。

图7为本实用新型通信电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

首先请参阅图1本实用新型的结构示意图，图示强实时控制应用的现场总线实验系统用于磁悬浮光电控制装置。该磁悬浮光电控制装置包括电磁铁1、光源6、钢球9和光电位置传感器5，所述光源6和光电位置传感器5置于悬浮钢球9的左右两侧，所述电磁铁1位于该钢球9的上方，其产生的电磁力F与钢球9的重力mg相平衡，钢球9就可以悬浮在空中而处于平衡状态。该电磁铁1绕组中电流的变化使电磁力F随之变化，从而使钢球9与电磁铁1之间的距离X发生变化，因此光源6照射钢球9在光电位置传感器5上的投影位置也同时发生变化，从而光电位置传感器5因此所产生的感应信号就也会发生变化。换言之，光源6和光电位置传感器5组成了悬浮钢球9位置的无接触测量装置，该光电位置传感器5上感应信号的大小反映了钢球9与电磁铁1之间的距离X的变化。

所述强实时控制应用的现场总线实验系统包括CAN总线13以及与之连接的第一CAN节点12、第二CAN节点4、第三CAN节点8和第四CAN节点14。

所述第三CAN节点8依次连接继电器7和光源6，并控制该光源6的开启与关闭。