实验物理与工业控制系统平台在HL-2A主机测控系统中的应用

描述了利用实验物理与工业控制系统(EPICS)平台对HL-2A主机运行参数进行的集中测控系统开发。系统采用s7nodave设备驱动模块,实现了SoftIOC与各PLC的通讯,将各子系统的PLC集成到了EPICS控制系统中。通过对关系型数据库和应用层软件CSS中数据归档及报警等组件的扩展与配置,实现OPI层与各个子系统的实时通信。测控系统成功地将HL-2A主机参数集中在EPICS平台下运行,为下一代装置的主机集中测控系统设计打下了基础。     

实验物理与工业控制系统平台在HL-2A主机测控系统中的应用

描述了利用实验物理与工业控制系统(EPICS)平台对HL-2A主机运行参数进行的集中测控系统开发。系统采用s7nodave设备驱动模块,实现了Soft IOC与各PLC的通讯,将各子系统的PLC集成到了EPICS控制系统中。通过对关系型数据库和应用层软件CSS中数据归档及报警等组件的扩展与配置,实现OPI层与各个子系统的实时通信。测控系统成功地将HL-2A主机参数集中在EPICS平台下运行,为下一代装置的主机集中测控系统设计打下了基础。     

基于CAN总线的高可靠成像控制系统设计

为了实现多套成像设备的智能化控制,设计了基于CAN总线的成像控制系统,并给出了设计中关键技术的解决方法;首先,给出了可靠性高的热备份CAN总线控制系统硬件设计原理;其次,介绍了基于FPGA的CAN总线协议芯片—SJA1000逻辑控制原理与方法;最后结合实际工程项目阐述了控制系统的工作过程;试验结果表明,该设计性能稳定、可靠性高,能够满足多台成像系统的智能化控制;设计理念和方法具有通用性,系统的可扩展性强。     

中性束注入器离子源测试台可编程逻辑控制系统

 为实现对离子源测试台系统现场设备的实时监控,设计了一套基于现场总线（Profibus）通讯协议的可编程逻辑控制器（PLC）系统。根据综合测试台测控要求确定PLC系统硬件配置,组建单主站Profibus-DP网络实现高速分布式I/O系统。该系统实时监测现场设备状态并与中性束注入总控实时交换数据,协调控制现场设备按序稳定运行。全图形化的人机操作界面实现了系统运行的可视化操作,数据的实时存储和显示为物理操作人员提供了实验分析依据。整个系统控制稳定可靠,重复性好,兼容性及扩展能力强。     

相控阵天线内部通信的CAN控制器IP核设计

为实现相控阵天线波控系统小型化、芯片化的目的,设计了一种基于Avalon总线的CAN控制器IP核。参照CAN2.0B协议规范,给出了CAN控制器IP核的功能结构,利用Verilog硬件描述语言完成了控制器接口逻辑、位流处理器、位时序逻辑等模块设计,并进行了设备驱动及应用软件开发。将设计的CAN控制器IP核、Nios II微处理器、多个单元相位控制器IP核等集成到FPGA中构成子阵级波束控制的SoPC系统。最后对CAN总线的通信性能进行了实验测试。结果表明:设计的CAN控制器IP核能够在实际CAN网络中稳定可靠地收发数据。基于这种方式构建的系统,扩展方便、可移植性高、具有较强的适应性,也可用于高密度、紧凑型工业控制领域。     

50+5kW双系统液冷源控制单元设计

设计了基于PLC控制器+触摸屏的双系统液冷源电气控制单元,通过一套控制单元采集两个液冷系统的温度、湿度、压力、流量等传感器数据,实现了对两个系统多样化智能自动控制,节省了成本。对关键控制对象进行了热备份和轮询设计,实现故障不停机自动切换,提高了设备可靠性。通过采集的温度和湿度计算出露点温度,解决了设备凝露问题,具有远程通讯和故障自诊断功能,实现无人值守。     

冗余技术提高PLC控制系统可靠性的研究

针对工业现场对PLC控制系统可靠性提出更高的要求,提出利用冗余技术提高其可靠性。分析了硬件冗余和软件冗余在PLC控制系统中的应用,详细阐述了PLC控制器、输入输出口、通讯网络和电源各自的冗余方法,并着重以西门子300/400系列PLC为例进行了软硬件冗余的架构和原理分析。最后对冗余控制系统的可靠性进行分析,结果表明,使用冗余技术可使PLC控制系统的可靠性得到明显提高。     

基于XMC4500的汽车CAN网络检测卡设计

CAN总线作为车用网络的主要应用总线技术,通过CAN总线获得汽车运行时的实时数据成为汽车电子系统研发、维修及故障分析的主要手段;在对传统CAN总线检测卡分析及研究的基础上,为了使移动PC更加便捷地分析及记录汽车CAN网络中的数据,使基于串口通讯的系统及应用软件能够方便地继承使用,设计了基于XMC4500单片机的汽车CAN网络检测卡;实现了将汽车CAN网络中的数据通过USB端口虚拟的高速串口传输至上位机、实时备份相关数据到Micro SD卡中的功能;实验数据显示在最高1 000 kb/s的传输速率下,能够100%正确接收及存储相关数据,满足对该卡实时性和可靠性的要求。     

基于FCS的海水痕量元素的通用测定平台

为了对海水痕量营养盐与重金属进行测定,基于FCS的设计思想,采用流动注射分光光度法研制了具有自适应外界设备、快速组建多种仪器及全数字化通信等特点的软硬件一体化的通用测定平台。平台以ARM(S3C2416)处理器为核心,Linux为操作系统,LCD作为人机交互显示,触摸屏或者USB鼠标完成输入控制,构成完整的嵌入式工控机系统;采用CAN总线并制定CAN应用层协议管理设备,提高了系统的可靠性及抗干扰能力。实际测试和应用证明,该平台自动化程度高,通用性、重用性及可扩展性均较强,可组建成亚硝氮、硝氮、氨氮、活性磷、铁等多种痕量元素的实验室、船载和原位分析系统,检测限为nmol/L级别。平台对样品的测试准确度与商品专用仪器无显著性差异。     

基于DSP和FPGA的CAN总线通信系统设计

为了提高高速条件下数据传输的稳定性和可靠性,文章提出了运用DSP与FPGA相配合的方式,控制CAN总线实现数据传输;系统采用SJA1000作为CAN总线控制器;采用PCA82C250作为CAN总线收发器;采用特有并行处理方式的FPGA实现对CAN总线控制器读写、使能等信号的控制;采用数据处理单元DSP与CAN总线控制器直接进行数据传输,省去了数据在DSP与FPGA之间传输的时间;采用两片74LVC4245完成3.3 V TTL标准信号与5 V COMS电平信号之间的转换;实验结果表明,系统数据传输过程稳定可靠,可以基本满足高速信号的处理与传输要求。     

有源星型光纤CAN网络的数据传输系统的研究设计

在电磁干扰较强的工业现场环境下,为了提高数据传输的可靠性,以光纤作为数据传输介质的应用越来越广泛。目前以光纤作为传输介质的CAN总线的标准并没有形成,对各种CAN网络的拓扑结构和光纤CAN网络的特点进行了分析之后,提出了一种基于光纤的有源星型CAN网络的数据传输系统的设计方案。设计出数据传输系统的结构、硬件和软件,其中硬件主要包括用LPC2292作为CAN控制器,光纤收发模块的设计以及采用FPGA芯片作为有源耦合器的主控芯片,软件主要包括基于LPC2292微控制器实现CAN应用层协议和上位机监控软件的设计。通过四个CAN节点的实验的测试,系统具有良好的可靠性,同时验证了系统设计方案的正确性与可行性。     

基于CAN总线的运动控制通讯系统设计

数字量驱动的运动控制要求通讯系统具有良好的实时性和可靠性。设计了一种基于CAN总线的多节点多通道的运动控制通讯系统,以FPGA为节点控制器,通过SJA1000收发运动控制数据,并行发送到各通道驱动器的数模转换器中。FPGA模块由Verilog HDL编写,通过参数传递和生成块的方法简化代码,提高系统的可移植性,移植时只需改变两个常量值即可适应各个节点不同的通道数和位宽。实验表明,通讯系统每帧耗时约120us,最高帧频可达8.5kHz,误码率低于10^-8,实时性和可靠性较好。     

基于CANopen协议的水下机器人控制系统设计

为了提高AUV控制系统的可靠性、灵活性,采用分布式网络代替之前的集中式网络;并通过CAN和CANopen协议搭建分布式网络,主节点采用ARM-Linux,从节点采用AVR-μCOS;分别针对主从节点进行设计和优化,并给出了具体的实现方法,最后对CAN网络进行了优化;最终提高了AUV的控制系统设计的灵活性,同时提高了可靠性和实时性。     

ITER GIS实验平台控制系统

介绍了以GE PLC为控制核心的分布式送气实验平台控制和测量系统的设计与实现。系统采用了工业以太网、CAN总线、RS485等多种通讯技术,实现了对ITER GIS设备的安全运行控制、远程操作控制及各设备运行状态的实时监测。     

旋转机械电动振动台的PLC自动控制器设计

当前电动振动台自动控制器利用PID作为控制核心,其抗干扰能力较弱,启动时间过长,导致控制器的使用寿命较短。提出旋转机械电动振动台的PLC自动控制器设计。将PLC作为主控单元对PLC自动控制器进行设计,制定PLC自动控制器的总体结构,采用RS-485串行通讯口和EEPROM数据存储器对电源模块、LED显示模块、报警模块、通讯模块、信号采集模块及存储器模块等硬件设备进行细节改进;对控制器软件部分的自动控制功能主程序和中断、LED显示功能子程序进行重新编程,实现控制器自动控制效果的优化,完成旋转机械电动振动台PLC自动控制器的设计。实验结果表明,改进设计的控制器有效提高了旋转机械电动振动台的抗干扰能力,缩短了电动振动台的启动时间,延长了电动振动台的使用寿命。     

相控阵天线主控系统中实时数据交互

波束控制系统是高功率相控阵天线的神经中枢,负责天线阵面中所有单元相位的精确控制和状态监测任务。为实现天线阵面的快速、精确波束转换,采用分布式拓扑结构和嵌入式实时操作系统,设计了两级分布式波束控制方案,开发了基于VxWorks的相控阵天线主控系统。通过UDP协议实现主控系统与其他系统的多节点网络通讯;针对高速、实时通讯需求,利用VxWorks多任务编程接口,设计了一种基于双缓冲队列的Socket通讯方法;为使通讯被各方正确解析,制定了自定义的应用层协议。基于VxWorks的相控阵天线主控系统的开发应用,验证了方案的可行性以及控制软件的可靠性和稳定性。     

基于FPGA和CAN控制器软核的CAN总线发送系统的设计与实现

基于FPGA嵌入式片上可编程技术,采用现有的CAN总线控制器软核模块,设计了软核控制程序,将由CAN控制器软核及其控制程序组成的CAN发送软件嵌入在FPGA内部,开发了CAN总线通信系统,实现了对CAN总线数字量的发送。经过软件仿真验证、静态时序分析和硬件系统测试,仿真和测试结果表明,该系统设计合理,方案可行,时序正确,功能、性能满足要求。系统将硬件软件化,有效的减少了外围芯片的数量,降低了系统的体积和功耗,提高了产品的集成度、通用性和可靠性,具有良好的实用价值和推广前景。     

无人机通用指控平台设计与实现

现有不同型号无人机的数据协议格式差别较大,无人机指挥控制系统与无人机紧密耦合,针对不同机种要开发不同的指控系统,系统的通用性较差,开发、培训成本高,且无法满足未来多无人机协同作业的任务需求。因此,设计开发一套具有较高通用性的无人机指控系统,通过对异构的无人机测控数据进行通用化处理,形成具有较强可扩展性的无人机标准数据协议,用以消除不同无人机与指控系统之间的差异性,同时最大限度的保证指控平台的可扩展能力。     

一种微控制器在CAN-USB转换中的设计

为了解决当前市场中昂贵的CAN-USB转换模块,提出了一种简单灵活且成本较低的基于Freescale16位微控制器MC9S12XS128在CAN-USB转换模块中的设计方法,以解决CAN总线与PC主机的通讯问题;文章详细介绍了软硬件设计思路及流程,试验中设置CAN控制器为环路自检模式,串口波特率设置为9600,数据位设为8位,按照主程序设计流程,串口先接收8字节的0x88以确认串口的正确性,再接收8字节的CAN数据帧0x00~0x07;在测试期间CAN-USB模块累计运行10小时,试验证明该模块能完全满足CAN转USB的通讯需求,工作稳定可靠,简单易操作,实用性好。     

水、热、气、电四表合一数据采集系统的研究与应用

目前居民在用的水表、热表、气表、和电表四种表计虽然在抄表付费流程上相似,但由于分属不同部门管理,无法形成资源共享,既浪费工作量又给居民带来不便;文章论述了四表合一的技术构架,提出了从主站,通信信道,现场设备3个方面对现有系统进行升级的方法;首先,介绍了协议转换器的主要设计原理和用电信息采集设备—集中器的上下行通讯协议的改进方法,并且扩展协议转换器多种下行通讯方式以匹配市场上水表、热表、气表通讯方式多样化的现状,在用电信息采集系统平台上增加协议转换器及升级现有集中器程序,通过现场简单布线快速经济的实现四表合一数据采集;按此方案布局的四表合一采集试点,项目建设简洁、迅速,抄表运行稳定,一次性采集成功率在95%以上。