[發(fā)明專利]總線分布式電氣控制系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410702187.X
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN104597867A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程鐳;梁文濤;李銘森
• 申請（專利權(quán)）人: 四川航空工業(yè)川西機器有限責(zé)任公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種有效支持分布式控制或?qū)崟r控制的串行通信網(wǎng)絡(luò),尤其是無人機發(fā)射車的電氣系統(tǒng)的CAN總線的分布式電氣控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

????現(xiàn)場總線是當(dāng)今自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點之一，被譽為自動化領(lǐng)域的計算機局域網(wǎng)。它的出現(xiàn)，為分布式控制系統(tǒng)實現(xiàn)各節(jié)點之間實時、可靠的數(shù)據(jù)通信提供了強有力的技術(shù)支持。CAN的應(yīng)用范圍很廣，從高速的網(wǎng)絡(luò)到低價位的多路界限都可以使用CAN?。在自動化電子?領(lǐng)域的汽車發(fā)動機控制部件、傳感器、抗滑系統(tǒng)等應(yīng)用中，CAN的位速率可高達(dá)1Mbps。區(qū)別與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)采用按控制回路進(jìn)行一對一連接的方法，現(xiàn)場總線采用智能現(xiàn)場設(shè)備，具有運算、控制和通信功能，可以在現(xiàn)場完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、控制處理等功能，并將有關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送到主機及其它現(xiàn)場設(shè)備，實現(xiàn)可徹底的分布式控制。在現(xiàn)代車載電器系統(tǒng)中，CAN總線作為主要的通訊方式，使用廣泛。發(fā)射車作為無人機系統(tǒng)的重要組成部分，它的可靠與否直接影響無人機系統(tǒng)的發(fā)射安全性。在CAN節(jié)點的分層結(jié)構(gòu)中，CAN對象層(the?object?layer)的功能是報文濾波以及狀態(tài)和報文的處理。CAN傳輸層(the?transfer?layer)是CAN協(xié)議的核心。它把接受到的報文提供給對象層，以及接受來自對象層的報文。物理層(the?physical?layer)定義實際信號的傳輸方法。物理層的作用是在不同節(jié)點之間根據(jù)所有的電氣屬性進(jìn)行位信息的實際傳輸。

傳統(tǒng)的直接I/O接入方式是將現(xiàn)場信號變?yōu)槿蹼娦盘枺ㄟ^電纜硬接線將電氣模擬量和開關(guān)量信號一對～接至電子設(shè)備間DCS的I/O接口，進(jìn)入DCS進(jìn)行組態(tài)，實現(xiàn)對電氣設(shè)備的監(jiān)控。由于電氣量均是通過電纜由電氣設(shè)備現(xiàn)場連接至電子設(shè)備間DCS的I/O柜，DCS的I/O卡件多，電纜數(shù)量大，電纜安裝工程量大，長距離電纜引進(jìn)的干擾也會影響DCS的可靠性；所有信息量均要集中匯總至DCS的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，風(fēng)險不分散，影響系統(tǒng)可靠性；模擬量必須通過電量變送器送入DCS，抗干擾能力差；在分布式電氣控制系統(tǒng)中，存在幾個技術(shù)難點：

a)???由于執(zhí)行機構(gòu)分散且距離較遠(yuǎn)，從而不易使用集中控制；

b)???由于車體較長，導(dǎo)致整個發(fā)射車通訊距離較遠(yuǎn)，從而影響通訊質(zhì)量；

c)???通訊線被分割的段數(shù)較多，最遠(yuǎn)端與主控單元之間的被分線盒、駕駛室后排插座板等分成了5段，易出現(xiàn)數(shù)據(jù)的丟包和誤碼，從而影響了通訊信號的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

為實現(xiàn)無人機發(fā)射車電氣控制系統(tǒng)可靠使用，以保證無人機的安全發(fā)射，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種，集中控制度高，工作安全通訊可靠、操作簡單、性能穩(wěn)定、通訊反應(yīng)時間快，通訊距離短的分布控制的電氣系統(tǒng)。以解決系統(tǒng)控制點分散，通訊線路上連接器使用較多導(dǎo)致通訊信號傳輸不穩(wěn)定等問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種CAN總線分布控制電氣系統(tǒng)，包括：通過CAN總線電連接顯示單元的主控單元、串聯(lián)主控單元的CAN轉(zhuǎn)發(fā)器和電連接CAN轉(zhuǎn)發(fā)器的執(zhí)行分控單元，并組成分散控制系統(tǒng)，其特征在于：主控單元通過顯示器CAN總線通訊發(fā)出控制命令，主控單元以主控板為控制樞紐，將該控制命令解析并發(fā)出控制命令，并以分布串聯(lián)的CAN轉(zhuǎn)發(fā)器為數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站，通過上述CAN轉(zhuǎn)發(fā)器將信號加強再發(fā)送到分布控制的各執(zhí)行分控單元，經(jīng)執(zhí)行分控單元控制執(zhí)行機構(gòu)完成最終動作。

本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果：

本發(fā)明使用CAN總線作為數(shù)據(jù)的通訊準(zhǔn)則，采用串聯(lián)主控單元的CAN轉(zhuǎn)發(fā)器和電連接CAN轉(zhuǎn)發(fā)器的執(zhí)行分控單元，分布式的控制方式，集中控制度高，有利于故障的排除和減少布線壓力。操作簡單，只需通過操作者單手對顯示屏進(jìn)行點觸，即可完成整個系統(tǒng)的控制操作，同時顯示屏上還能將各分布控制單元的狀態(tài)信息顯示出來，起到實時監(jiān)控的作用。

????本發(fā)明采用主控單元通過顯示器CAN總線通訊發(fā)出控制命令，主控單元以主控板為控制樞紐，將該命令解析并發(fā)出控制命令，并以分布串聯(lián)的CAN轉(zhuǎn)發(fā)器為數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站，組成分散控制系統(tǒng)，工作安全通訊可靠，通過總線通訊方式解決機構(gòu)分散、通訊距離長等問題，性能穩(wěn)定，通訊反應(yīng)時間快。利用CAN轉(zhuǎn)發(fā)器將信號加強再發(fā)送到分布控制的各執(zhí)行分控單元，通訊距離短，解決了通訊信號被分割成多段的問題。由于CAN總線通訊為成熟技術(shù)，設(shè)計成本和實物成本較低，同時通訊質(zhì)量得以保證。