基于CAN总线的电动执行机构的设计

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1、基于CAN总线的电动执行机构的设计【摘要】智能电动执行机构实现远程监控是目前研究的热点。本文介绍了基于CAN总线通讯的智能电动执行机构的设计思路及实现方法，具体介绍了电动执行机构的控制电路、驱动电路及CAN总线接口，并在PC机与电动执行机构之间接入CANUSB接口卡，在PC机WINXP环境下用VC++实现了与电动执行机构的CAN总线通讯与远程监控。结果表明，电动执行机构的控制方案效果较好。【关键词】CAN总线；电动执行机构；PIC18F458DesignofelectricactuatorbasedonCANb

2、usAbstract:Realizinglong-distancemonitoringofelectricactuatoristhehotinvestigationnow.Thispaperintroducesthedesignofelectricactuatorincludingitscontrolcircuit,drivecircuitandCANbusinterfacebasedonCANbus,realizesCANbuscommunicationbyCANbusinterfacecardbetween

3、apcandelectricactuatorwithVC++.Theresultshowsitsreliableperfectcontroleffect.Keywords:CANbus;electricactuator;PIC18F458电动执行机构是过程控制系统中一个十分重要的现场驱动装置，广泛用于电力、冶金、石油、化工等工业部门的自动控制领域，目前基于现场总线的智能电动执行机构的研究是工业控制和自动化领域的主要研究问题之一。CAN(ControllerAreaNetwork)总线又称控制器局域网，除了具备现

4、场总线的开放式、互操作性、数字化通讯等特点外，还具有以多主机方式工作、采用非破坏性总线仲裁技术、通信介质选择灵活以及很高的可靠性和性能价格比等特点。[1]CAN总线的这些特点使得其能同时满足过程控制和制造业自动化的需求，因而CAN总线的研究与应用已成为工业数据总线领域的热点。1硬件设计电动执行机构硬件系统框图如图1，硬件主要包括单片机I/O部分，CAN通讯部分，电PIC18F458单片机驱动器82C250CAN总线CANUSB接口卡上位机正反转驱动电路电机位置反馈液晶显示输出轴电动执行机构CAN控制器急停按钮图

5、1硬件系统框图机驱动部分等。CAN通讯部分在单片机的控制下与上位机进行通讯，完成数据的收发；I/O部分接受位置信号，输出相应脉冲信号控制电机调节阀门；电机驱动部分驱动电机正反转。1.1单片机及I/O部分根据智能化、可靠性高、抗干扰能力强、成本低等原则，单片机采用Microchip公司的PIC18F458。它具有内嵌CAN控制器、1536k片内数据SRAM、3个16位定时/计数器、51个8位看门狗WDT定时器、8路模拟输入的片内ADC。看门狗WDT定时器用来监视程序的运行状态，一旦CPU由于意外原因偏离正常程序之

6、外，WDT将强行把CPU复位，使其返回正常程序。PIC18F458CAN模块遵循CAN总线的协议，同时也有自己的特点。主要包括:1)支持CAN协议CAN2.0A、CAN2.0B；2)支持标准帧、扩展帧、远程帧、过载帧、错误帧等；3)2个接收、3个发送缓冲器；4)6个接收过滤器、2个屏蔽过滤器。[2]因此，选用功能强大的PIC18F458单片机，不用添加CAN控制器及A/D转换模块等，大大简化了电路设计，节省了成本。位置反馈采用高精度、高分辨率、长寿命导电塑料电位器，它测得的位置信号接单片机端口RA0进行A/D转

7、换，结果经过CAN总线送上位机监控系统，同时阀门实际位置送给液晶显示器现场显示。从总线上传来的数据送入单片机端口RB2，经单片机判断处理后，产生需要的PWM波形从单片机端口RC2输出调节阀门位置。设有急停按钮及报警电路，一旦发生意外，可按急停按钮。这样既实现了远程实时监控，又提高了可靠性及控制精度。1.2CAN通讯部分CAN总线驱动器与单片机接线如图2，CAN通信的核心芯片是CAN控制器，CAN的通信CANTX/RB2CANRX/RB37PIC18F458120Ω82C250NCVCCVDDENINOUTNCG

8、ND360Ω23865VCCNCENVDDOUTINGNDNCTXDRSGNDCANHVCCCANLRXDVREF35360Ω30Pfffccccdddf30Pf+5v360Ω6N1376N137360Ω365672321346788vcc图282C250与PIC18F458接线图协议主要是由它完成的，PIC18F458内嵌的CAN控制器可以实现物理层和数据链路层的所有功能。CAN总线