专利名称：一种基于can总线的极速风车监控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种基于CAN总线技术的极速风车的监控装置。属于 监控技术领域。
背景技术：
极速风车由六条托臂固定在大臂上，每条托臂上的座舱五个座位。在天空 中就像一把伸展的大风车，游客坐在"风车叶片"上，立柱缓缓托起，然后大 臂正反旋转，座舱托臂急速正反自转，在离心力作用下座舱自旋。出厂的极速 风车安全系统是由专门的维护人员进行日常维护工作和必要的设备维修、故障 处理等。由于使用的频繁性以及设备在技术领域的集成性， 一旦出现故障，维 修服务的及时响应和设备故障的及时清除难以得到保证，严重影响乘客的人身 安全。 发明内容
本实用新型为了克服现有极速风车监控系统的安全度不够的缺点，提出一 种基于CAN总线的极速风车监控装置，它有机地结合极速风车制造技术与计算 机网络及通信技术，基于CAN总线技术的极速风车监控系统可以有效的对为极 速风车的控制及实时监测，对极速风车的安全、有效、节能运行提供了可靠保 障。
本实用新型的技术解决方案其特征是上位PC机的输出/输入端接CAN总 线适配器的第一输入/输出端；CAN总线适配器的第一输入/输出端通过CAN总 线与监测节点M的C認收发器的第一输出/输入端对应相接；CAN收发器的第 二输出/输入端与CAN控制器的第一输入/输出端对应相接，CAN控制器的第二 输入/输出端与微处理器的第一输出/输入端对应相接,微处理器的第二输出/输 入端与IO第一输入/输出点对应相接；M4…N。各个监测节点的结构一致。本实用新型与传统包括出厂的极速风车监控装置相比有如下优点
1. 基于CAN总线监控，实时性更强，更加及时的检测出故障，并使设备进入待
机状态，保障游客生命安全。
2. 在发生故障时，管理人员可以通过监控软件及时了解故障的位置所在和故障 的原因，及时的进行故障排除，保障游客人身安全和提高经济效益。
3. 上位机加入数据管理系统，对发生故障进行记录，并将故障数据存入数据库， 方便事故发生后对故障原因与故障机理进行分析，为故障诊断与故障预警机 制提供可靠的数据源。
本系统开放性好，扩展性强，应用灵活，只要遵循CAN总线标准，就具有 实际操作性，通信距离远达10Km (5Kb/s),通信速率可达lMb/s (40m)，节点 数目实际可达110个；可维护性好，通过CAN总线可以获得大量丰富的现场 设备数据，具有现场级设备的在线故障诊断、报警、记录功能，可完成现场设 备的实时维护。同时，总线端子式控制模块都是插件式，可即插即用，大大方 便了设备的安装维修；系统安全性强，可靠性高，CAN总线每帧有效字节数最 多为8个，并有CRC及其他校验措施，数据出错率极低；实用性强，经济实惠， 节约造价和能源，CAN总线只有两根导线，系统扩充时，直接将新节点挂接在 总线上即可，改型灵活，对于各个节点，接收发送信息的CAN控制器和CAN收 发器价格便宜。各节点采用变频器构成的节能系统，变频启动后，可根据现场 人流情况，不断的变频运行，节约能源，减少对电网的冲击。
附图1是本实用新型的结构框图。
附图2是单个监测节点硬件电路原理图。
附图3是液压系统制动控制原理图。
附图4是CAN控制器原理框图。
附图5是CAN收发器原理框图。
具体实施方式
对照附图1，其结构是上位PC机的输出/输入端接CAN总线适配器的第一输 入/输出端；CAN总线适配器的第M+l输入/输出端接监测节点M中的CAN收发 器的第M输出/输入端；监测节点M中的CAN收发器的第M+l输出/输入端与监 测节点M中的CAN控制器的第M输入/输出端对应相接，监测节点M中的CAN 控制器的第M+l输入/输出端与监测节点M中的微处理器的第M输出/输入端对 应相接，监测节点M中的微处理器的第M+l输出/输入端与监测节点M中的10 第M输入/输出点对应相接；M4…N。
基于CAN总线的极速风车监控系统，主要配置有上位PC机、CAN总线适配 器以及分布的各监测节点的CAN控制器、CAN收发器、微处理器等。对于各个 节点以设置在控制柜内的微处理器为主控器，各个传感器、开停按钮等为单个 监测节点的IO。上位机构成系统的主控台，完成人机界面操作、各节点设备的 开/停操作、实时显示各节点的数据采集与安全控制情况、及时报警并实时进 行故障诊断等功能。现场CAN控制器和微处理器为系统底层控制单元，CAN控 制器完成数据收发功能，实时将现场采集到的数据传送到上位机；微处理器作 为底层控制器既可根据上位机的信号开停传感器，也可独立操作传感器的开 停，同时独立根据10状态控制制动装置的正常运行。
CAN (Controller Area Network)总线，是一种有效支持分布式控制及实 时控制的串行通信局域网络，由于高性能、高可靠性、实时性好及其独特的设 计，已广泛应用于控制系统的各检测和执行机构之间的数据通信，在工控领域 得到了广泛的应用。本系统中，上位机通过C認总线适配器连接至总线，各监 测节点通过C認控制器、CAN收发器组成各节点的通信单元与总线相连。操作 员可根据实际需要，在主控界面上选择，开启/关停任一与总线相连的传感器 监测节点。
对于单个监测节点设备，由微处理器作为底层控制器，整个电路上电之后， 如果安全回路全部正常，各个监测节点的CAN控制器是循环扫描否从上位机接 收到开/停信息。如果接收到开传感器指令，此节点的传感器打开，并进行数据采集，采集到的数据将传给微处理器，微处理器连接CAN控制器，CAN控制 器连接CAN收发器，CAN收发器通过CAN总线与CAN总线适配器连接，CAN总 线适配器连接上位PC机。微处理器可以将30多个传感器信号收集后进行A/D 转换，去噪等处理，然后传给上位PC机，PC机将数据存储进数据库。
当上位机监控软件检测到上传数据与标准数据不一样时，通过CAN总线发 送指令给微处理器，让其触发制动指令给液压系统和直流电机，让机体停止下 来。整个装置有上位机的上层控制方式和监测节点微处理器的底层控制方式
对于上层控制方式，上位机为工控计算机，包含了系统中所有的监测节点 与监测节点传送过来数据的信息，管理员首先对系统内所以的监测节点进行编 号，然后在用C语言编写的人机界面上进fi^操作。当管理人员选用上位机的上 层控制方式的时候，根据需要，选择需要开启的监测节点编号；然后选择操作 开启/关闭。这里采用的是CAN2. OA标准,该协议最大的优点是废除了传统的站 地址编码，因此CAN没有节点地址的概念，代之以通信数据块进行编码，支持以 数据为中心的通信模式。当窗户节点不同时,只需要在总线上增减控制器的节 点数，并对相应的数据帧进行适当的修改。CAN上的节点数主要取决于总线驱动 线路。
对照附图2，举例某系统里共有32个监测节点，N=32，编号为00广032， 根据当时现场需要，开启编号为001 032的监测节点传感器。这样，上位机将 各个监测节点开关的操作指令通过总线适配器发送至系统中对应节点的CAN收 发器，CAN控制器对指令解码，然后将开启/关闭指令传送至微处理器。对于各 个监测节点，接收到了指令后，就转为底层控制方式。同时各节点不断循环监 听总线信息，当需要对指定监测节点操作的时候，管理人员选中指定监测节点， 即可开启/关闭。当上位机监控软件检测到上传数据与标准数据不一样时，通 过CAN总线发送指令给微处理器，让其触发制动指令给液压系统和直流电机， 让机体停止下来。
制动系统可以如此实现对于液压系统，切断控制液压系统的油路供电电源即可，油压阀门继电器KM1、 KM2和KM3关闭，机体停止。对于直流电机， 根据EURO三相直流电机调速框图，采用EUR0590+驱动器，分别有3个继电器， 其控制信号分别为启动信号START,正转信号FWD和反转信号REW。将这三个 信号连接CAN总线上，在上位机检测到任一信号与标准信号不符的时候，立即 让控制START的继电器断开。
在上位机中，数据库中存储着各个监测节点的运行时间以及维保情况。 对于系统的管理人员来说，监控和故障诊断功能非常重要。在人机界面中，操 作人员可以选取需要查看的监测节点。微处理器将该节点数据收发情况随时通 过CAN总线发送至上位机。一旦监测节点出现异常情况，极速风车自动制动， 操作人员可以通过CAN总线查看各监测节点的IO状态。根据直观的显示IO状 态，管理人员可直观快速地判断出极速风车的故障所在。
权利要求1、基于CAN总线的极速风车监控装置，其特征是上位PC机的输出/输入端接CAN总线适配器的第一输入/输出端；CAN总线适配器的第一输入/输出端通过CAN总线与监测节点M的CAN收发器的第一输出/输入端对应相接；CAN收发器的第二输出/输入端与CAN控制器的第一输入/输出端对应相接，CAN控制器的第二输入/输出端与微处理器的第一输出/输入端对应相接，微处理器的第二输出/输入端与IO第一输入/输出点对应相接；M＝1…N。
专利摘要本实用新型是基于CAN总线的极速风车监控装置，其特征是上位PC机的输出/输入端接CAN总线适配器的第一输入/输出端；CAN总线适配器的第一输入/输出端通过CAN总线与监测节点M的CAN收发器的第一输出/输入端对应相接；CAN收发器的第二输出/输入端与CAN控制器的第一输入/输出端对应相接，CAN控制器的第二输入/输出端与微处理器的第一输出/输入端对应相接，微处理器的第二输出/输入端与IO第一输入/输出点对应相接；M＝1…N。优点系统开放性好，扩展性强，应用灵活，具有实际操作性，通信距离远达10Km(5Kb/s)，通信速率可达1Mb/s(40m)，节点数目实际可达110个；可维护性好，通过CAN总线可以获得大量丰富的现场设备数据，在线故障诊断、报警、记录，完成现场设备的实时维护。方便、安全，可靠，数据出错率低；实用性强，经济实惠，节约造价和能源。减少对电网的冲击。
文档编号G05B19/048GK201397458SQ200920041919
公开日2010年2月3日 申请日期2009年3月25日 优先权日2009年3月25日
发明者张广明, 强天鹏, 果 李, 李向东, 业 王, 凯 黄 申请人:南京工业大学