基于CANopen的变桨系统的通信研究

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1、兰州交通大学硕士学位论文摘要如今，随着工业化的飞速发展以及生产装置规模的不断扩大，生产过程也越来越复杂，企业对生产过程的自动化程度和生产信息集成度的要求也越来越高。在工业化大发展的背景下，分布式控制系统以其在高可靠性方面的优势，受到了工业用户的推崇与青睐，因而总线控制在工业控制领域中迅速发展起来了。CAN(ControllerAreaNetwork)总线正是当前一种较为先进的、性能可靠的现场总线技术。CAN总线为变桨系统的控制器之间以及与上位机监控软件之间提供数据交换平台，使得变桨系统控制网络更加灵活，而且维护起来成本也低。通信网络作为变桨系统的重要组成部分，对大型风

2、力发电机组的变桨系统的通讯网络研究具有非常重要的意义。本文以国产兆瓦级风力发电机组的变桨系统为背景，对变桨系统的通信网络进行了深入研究，提出了基于CAN总线和CANopen协议的变桨系统的通信网络的整体设计方案，进行了系统的各节点的硬件和相应通信软件的设计开发，实现了变桨系统的控制网络的通信。，首先，从CAN总线原理入手，深入研究CAN总线的通讯原理，在此基础上对基于CAN的高层协议CANopen协议的结构进行了分析，然后详细的研究了DS301协议和部分DS402协议，其中DS301协议是CANopen协议的基础协议，规定了通讯规范：DS402协议是实时伺服驱动和运动

3、控制子协议。在分析了CAN总线和CANopen协议之后，对CANopen协议的从节点的硬件做了设计，主要对Q埘接口的电路进行了设计，为协议软件的实现提供硬件平台。其次，针对变桨系统完成TCANopen协议的设计与实现。根据实际的应用需求提出YCANopen协议从站的设计方案；接着根据eCAN模块的通讯原理，实现了eo心和漠块的报文的发送和接受；并且通过对CANopen通讯初始化、建立并访问从站的对象字典、设计从站的PDO报文的接受与发送完成了通讯程序的设计。然后，根据变桨系统控制的实际需求，编写了上位机监控软件，并且进行了单机调试和多机调试测试，测试的结果达到了通讯的

4、基本要求。一最后，对变桨系统的CANopen网络进行了分析，使用RM调度算法对网络进行分析，建立YCANopen的模型，对报文进行可调度分析，结果验证了网络的实时性。关键词：现场总线；CAN总线；变桨系统；CANopen协议；对象字典论文类型：应用技术研究兰州交通大学硕士学位论文AbstractNowadays，withtherapiddevelopmentofindustrializationandtheconstantexpandingscalemanufactureequipment，andmoreandmorecomplicatedmanufacturepro

5、cess，thedemandforintegrationofmanufactureautomationandinformationofenterprisebecomehigherandhigher．Withthebackgroundoftheindustrializeddevelopment，thedistributedcontrolsystemgetshighlypraisebytheindustrialUSerSintheadvantagesofhighreliability,SOthefieldbuscontrolsystemdevelopsrapidlyint

6、hefieldofindustrial．CAN(ControllerAreaNetwork)busisoneofthemostpopularfieldbustechnology．Andithaswellperformanceinreliable．CANbusprovidetheplatformforthedataexchangebetweenthepitch·systemandthehostcomputer．Andthenetworkofthepitchsystemhasbeenmoreflexibleandthemaintenancecostis10W．Thecom

7、municationnetworkisanimportantpartofthepitchsystem．Researchonithasveryimportantsignificanceforthelargewindturbinebladepitchsystem．BasedonthepitchsystemofdomesticMWwindpowergenerationsystem,thecommunicationnetworkofthepitchsyStemisresearchedinthispaper．Theoveralldesignschemeofco