專利名稱：一種基于can總線的極速風車監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是一種基于CAN總線技術(shù)的極速風車的監(jiān)控裝置。屬于 監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
極速風車由六條托臂固定在大臂上，每條托臂上的座艙五個座位。在天空 中就像一把伸展的大風車，游客坐在"風車葉片"上，立柱緩緩托起，然后大 臂正反旋轉(zhuǎn)，座艙托臂急速正反自轉(zhuǎn)，在離心力作用下座艙自旋。出廠的極速 風車安全系統(tǒng)是由專門的維護人員進行日常維護工作和必要的設備維修、故障 處理等。由于使用的頻繁性以及設備在技術(shù)領(lǐng)域的集成性， 一旦出現(xiàn)故障，維 修服務的及時響應和設備故障的及時清除難以得到保證，嚴重影響乘客的人身 安全。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型為了克服現(xiàn)有極速風車監(jiān)控系統(tǒng)的安全度不夠的缺點，提出一 種基于CAN總線的極速風車監(jiān)控裝置，它有機地結(jié)合極速風車制造技術(shù)與計算 機網(wǎng)絡及通信技術(shù)，基于CAN總線技術(shù)的極速風車監(jiān)控系統(tǒng)可以有效的對為極 速風車的控制及實時監(jiān)測，對極速風車的安全、有效、節(jié)能運行提供了可靠保 障。
本實用新型的技術(shù)解決方案其特征是上位PC機的輸出/輸入端接CAN總 線適配器的第一輸入/輸出端；CAN總線適配器的第一輸入/輸出端通過CAN總 線與監(jiān)測節(jié)點M的C認收發(fā)器的第一輸出/輸入端對應相接；CAN收發(fā)器的第 二輸出/輸入端與CAN控制器的第一輸入/輸出端對應相接，CAN控制器的第二 輸入/輸出端與微處理器的第一輸出/輸入端對應相接,微處理器的第二輸出/輸 入端與IO第一輸入/輸出點對應相接；M4…N。各個監(jiān)測節(jié)點的結(jié)構(gòu)一致。本實用新型與傳統(tǒng)包括出廠的極速風車監(jiān)控裝置相比有如下優(yōu)點
1. 基于CAN總線監(jiān)控，實時性更強，更加及時的檢測出故障，并使設備進入待
機狀態(tài)，保障游客生命安全。
2. 在發(fā)生故障時，管理人員可以通過監(jiān)控軟件及時了解故障的位置所在和故障 的原因，及時的進行故障排除，保障游客人身安全和提高經(jīng)濟效益。
3. 上位機加入數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，對發(fā)生故障進行記錄，并將故障數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫， 方便事故發(fā)生后對故障原因與故障機理進行分析，為故障診斷與故障預警機 制提供可靠的數(shù)據(jù)源。
本系統(tǒng)開放性好，擴展性強，應用靈活，只要遵循CAN總線標準，就具有 實際操作性，通信距離遠達10Km (5Kb/s),通信速率可達lMb/s (40m)，節(jié)點 數(shù)目實際可達110個；可維護性好，通過CAN總線可以獲得大量豐富的現(xiàn)場 設備數(shù)據(jù)，具有現(xiàn)場級設備的在線故障診斷、報警、記錄功能，可完成現(xiàn)場設 備的實時維護。同時，總線端子式控制模塊都是插件式，可即插即用，大大方 便了設備的安裝維修；系統(tǒng)安全性強，可靠性高，CAN總線每幀有效字節(jié)數(shù)最 多為8個，并有CRC及其他校驗措施，數(shù)據(jù)出錯率極低；實用性強，經(jīng)濟實惠， 節(jié)約造價和能源，CAN總線只有兩根導線，系統(tǒng)擴充時，直接將新節(jié)點掛接在 總線上即可，改型靈活，對于各個節(jié)點，接收發(fā)送信息的CAN控制器和CAN收 發(fā)器價格便宜。各節(jié)點采用變頻器構(gòu)成的節(jié)能系統(tǒng)，變頻啟動后，可根據(jù)現(xiàn)場 人流情況，不斷的變頻運行，節(jié)約能源，減少對電網(wǎng)的沖擊。

附圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
附圖2是單個監(jiān)測節(jié)點硬件電路原理圖。
附圖3是液壓系統(tǒng)制動控制原理圖。
附圖4是CAN控制器原理框圖。
附圖5是CAN收發(fā)器原理框圖。
具體實施方式
對照附圖1，其結(jié)構(gòu)是上位PC機的輸出/輸入端接CAN總線適配器的第一輸 入/輸出端；CAN總線適配器的第M+l輸入/輸出端接監(jiān)測節(jié)點M中的CAN收發(fā) 器的第M輸出/輸入端；監(jiān)測節(jié)點M中的CAN收發(fā)器的第M+l輸出/輸入端與監(jiān) 測節(jié)點M中的CAN控制器的第M輸入/輸出端對應相接，監(jiān)測節(jié)點M中的CAN 控制器的第M+l輸入/輸出端與監(jiān)測節(jié)點M中的微處理器的第M輸出/輸入端對 應相接，監(jiān)測節(jié)點M中的微處理器的第M+l輸出/輸入端與監(jiān)測節(jié)點M中的10 第M輸入/輸出點對應相接；M4…N。
基于CAN總線的極速風車監(jiān)控系統(tǒng)，主要配置有上位PC機、CAN總線適配 器以及分布的各監(jiān)測節(jié)點的CAN控制器、CAN收發(fā)器、微處理器等。對于各個 節(jié)點以設置在控制柜內(nèi)的微處理器為主控器，各個傳感器、開停按鈕等為單個 監(jiān)測節(jié)點的IO。上位機構(gòu)成系統(tǒng)的主控臺，完成人機界面操作、各節(jié)點設備的 開/停操作、實時顯示各節(jié)點的數(shù)據(jù)采集與安全控制情況、及時報警并實時進 行故障診斷等功能?，F(xiàn)場CAN控制器和微處理器為系統(tǒng)底層控制單元，CAN控 制器完成數(shù)據(jù)收發(fā)功能，實時將現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)傳送到上位機；微處理器作 為底層控制器既可根據(jù)上位機的信號開停傳感器，也可獨立操作傳感器的開 停，同時獨立根據(jù)10狀態(tài)控制制動裝置的正常運行。
CAN (Controller Area Network)總線，是一種有效支持分布式控制及實 時控制的串行通信局域網(wǎng)絡，由于高性能、高可靠性、實時性好及其獨特的設 計，已廣泛應用于控制系統(tǒng)的各檢測和執(zhí)行機構(gòu)之間的數(shù)據(jù)通信，在工控領(lǐng)域 得到了廣泛的應用。本系統(tǒng)中，上位機通過C認總線適配器連接至總線，各監(jiān) 測節(jié)點通過C認控制器、CAN收發(fā)器組成各節(jié)點的通信單元與總線相連。操作 員可根據(jù)實際需要，在主控界面上選擇，開啟/關(guān)停任一與總線相連的傳感器 監(jiān)測節(jié)點。
對于單個監(jiān)測節(jié)點設備，由微處理器作為底層控制器，整個電路上電之后， 如果安全回路全部正常，各個監(jiān)測節(jié)點的CAN控制器是循環(huán)掃描否從上位機接 收到開/停信息。如果接收到開傳感器指令，此節(jié)點的傳感器打開，并進行數(shù)據(jù)采集，采集到的數(shù)據(jù)將傳給微處理器，微處理器連接CAN控制器，CAN控制 器連接CAN收發(fā)器，CAN收發(fā)器通過CAN總線與CAN總線適配器連接，CAN總 線適配器連接上位PC機。微處理器可以將30多個傳感器信號收集后進行A/D 轉(zhuǎn)換，去噪等處理，然后傳給上位PC機，PC機將數(shù)據(jù)存儲進數(shù)據(jù)庫。
當上位機監(jiān)控軟件檢測到上傳數(shù)據(jù)與標準數(shù)據(jù)不一樣時，通過CAN總線發(fā) 送指令給微處理器，讓其觸發(fā)制動指令給液壓系統(tǒng)和直流電機，讓機體停止下 來。整個裝置有上位機的上層控制方式和監(jiān)測節(jié)點微處理器的底層控制方式
對于上層控制方式，上位機為工控計算機，包含了系統(tǒng)中所有的監(jiān)測節(jié)點 與監(jiān)測節(jié)點傳送過來數(shù)據(jù)的信息，管理員首先對系統(tǒng)內(nèi)所以的監(jiān)測節(jié)點進行編 號，然后在用C語言編寫的人機界面上進fi^操作。當管理人員選用上位機的上 層控制方式的時候，根據(jù)需要，選擇需要開啟的監(jiān)測節(jié)點編號；然后選擇操作 開啟/關(guān)閉。這里采用的是CAN2. OA標準,該協(xié)議最大的優(yōu)點是廢除了傳統(tǒng)的站 地址編碼，因此CAN沒有節(jié)點地址的概念，代之以通信數(shù)據(jù)塊進行編碼，支持以 數(shù)據(jù)為中心的通信模式。當窗戶節(jié)點不同時,只需要在總線上增減控制器的節(jié) 點數(shù)，并對相應的數(shù)據(jù)幀進行適當?shù)男薷摹AN上的節(jié)點數(shù)主要取決于總線驅(qū)動 線路。
對照附圖2，舉例某系統(tǒng)里共有32個監(jiān)測節(jié)點，N=32，編號為00廣032， 根據(jù)當時現(xiàn)場需要，開啟編號為001 032的監(jiān)測節(jié)點傳感器。這樣，上位機將 各個監(jiān)測節(jié)點開關(guān)的操作指令通過總線適配器發(fā)送至系統(tǒng)中對應節(jié)點的CAN收 發(fā)器，CAN控制器對指令解碼，然后將開啟/關(guān)閉指令傳送至微處理器。對于各 個監(jiān)測節(jié)點，接收到了指令后，就轉(zhuǎn)為底層控制方式。同時各節(jié)點不斷循環(huán)監(jiān) 聽總線信息，當需要對指定監(jiān)測節(jié)點操作的時候，管理人員選中指定監(jiān)測節(jié)點， 即可開啟/關(guān)閉。當上位機監(jiān)控軟件檢測到上傳數(shù)據(jù)與標準數(shù)據(jù)不一樣時，通 過CAN總線發(fā)送指令給微處理器，讓其觸發(fā)制動指令給液壓系統(tǒng)和直流電機， 讓機體停止下來。
制動系統(tǒng)可以如此實現(xiàn)對于液壓系統(tǒng)，切斷控制液壓系統(tǒng)的油路供電電源即可，油壓閥門繼電器KM1、 KM2和KM3關(guān)閉，機體停止。對于直流電機， 根據(jù)EURO三相直流電機調(diào)速框圖，采用EUR0590+驅(qū)動器，分別有3個繼電器， 其控制信號分別為啟動信號START,正轉(zhuǎn)信號FWD和反轉(zhuǎn)信號REW。將這三個 信號連接CAN總線上，在上位機檢測到任一信號與標準信號不符的時候，立即 讓控制START的繼電器斷開。
在上位機中，數(shù)據(jù)庫中存儲著各個監(jiān)測節(jié)點的運行時間以及維保情況。 對于系統(tǒng)的管理人員來說，監(jiān)控和故障診斷功能非常重要。在人機界面中，操 作人員可以選取需要查看的監(jiān)測節(jié)點。微處理器將該節(jié)點數(shù)據(jù)收發(fā)情況隨時通 過CAN總線發(fā)送至上位機。一旦監(jiān)測節(jié)點出現(xiàn)異常情況，極速風車自動制動， 操作人員可以通過CAN總線查看各監(jiān)測節(jié)點的IO狀態(tài)。根據(jù)直觀的顯示IO狀 態(tài)，管理人員可直觀快速地判斷出極速風車的故障所在。
權(quán)利要求1、基于CAN總線的極速風車監(jiān)控裝置，其特征是上位PC機的輸出/輸入端接CAN總線適配器的第一輸入/輸出端；CAN總線適配器的第一輸入/輸出端通過CAN總線與監(jiān)測節(jié)點M的CAN收發(fā)器的第一輸出/輸入端對應相接；CAN收發(fā)器的第二輸出/輸入端與CAN控制器的第一輸入/輸出端對應相接，CAN控制器的第二輸入/輸出端與微處理器的第一輸出/輸入端對應相接，微處理器的第二輸出/輸入端與IO第一輸入/輸出點對應相接；M＝1…N。
專利摘要本實用新型是基于CAN總線的極速風車監(jiān)控裝置，其特征是上位PC機的輸出/輸入端接CAN總線適配器的第一輸入/輸出端；CAN總線適配器的第一輸入/輸出端通過CAN總線與監(jiān)測節(jié)點M的CAN收發(fā)器的第一輸出/輸入端對應相接；CAN收發(fā)器的第二輸出/輸入端與CAN控制器的第一輸入/輸出端對應相接，CAN控制器的第二輸入/輸出端與微處理器的第一輸出/輸入端對應相接，微處理器的第二輸出/輸入端與IO第一輸入/輸出點對應相接；M＝1…N。優(yōu)點系統(tǒng)開放性好，擴展性強，應用靈活，具有實際操作性，通信距離遠達10Km(5Kb/s)，通信速率可達1Mb/s(40m)，節(jié)點數(shù)目實際可達110個；可維護性好，通過CAN總線可以獲得大量豐富的現(xiàn)場設備數(shù)據(jù)，在線故障診斷、報警、記錄，完成現(xiàn)場設備的實時維護。方便、安全，可靠，數(shù)據(jù)出錯率低；實用性強，經(jīng)濟實惠，節(jié)約造價和能源。減少對電網(wǎng)的沖擊。
文檔編號G05B19/048GK201397458SQ200920041919
公開日2010年2月3日 申請日期2009年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月25日
發(fā)明者張廣明, 強天鵬, 果 李, 李向東, 業(yè) 王, 凱 黃 申請人:南京工業(yè)大學