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產(chǎn)品分類(lèi)

LGC-CB09型 船舶CAN-BUS工控網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗裝置

品牌:理工偉業(yè) 咨詢(xún)電話(huà):010-82827827 82827835

一、產(chǎn)品概述

    CAN是Controller Area Network的縮寫(xiě)(以下稱(chēng)為CAN),是ISO*1國際標準化的串行通信協(xié)議。 在當前的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中,出于對安全性、舒適性、方便性、低公害、低成本的要求,各種各樣的電子控制系統被開(kāi)發(fā)了出來(lái)。由于這些系統之間通信所用的數據類(lèi)型及對可靠性的要求不盡相同,由多條總線(xiàn)構成的情況很多,線(xiàn)束的數量也隨之增加。為適應“減少線(xiàn)束的數量”、“通過(guò)多個(gè)LAN,進(jìn)行大量數據的高速通信”的需要,1986年德國電氣商博世公司開(kāi)發(fā)出面向汽車(chē)的CAN通信協(xié)議。此后,CAN通過(guò)ISO11898及ISO11519進(jìn)行了標準化,現在在歐洲已是汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )的標準協(xié)議?,F在,CAN的高性能和可靠性已被認同,并被廣泛地應用于工業(yè)自動(dòng)化、船舶、醫療設備、工業(yè)設備等方面。CAN控制器根據兩根線(xiàn)上的電位差來(lái)判斷總線(xiàn)電平??偩€(xiàn)電平分為顯性電平和隱性電平,二者必居其一。發(fā)送方通過(guò)使總線(xiàn)電平發(fā)生變化,將消息發(fā)送給接收方。

二、產(chǎn)品特點(diǎn)
CAN協(xié)議具有以下特點(diǎn):
1、多主控制
(1)在總線(xiàn)空閑時(shí),所有的單元都可開(kāi)始發(fā)送消息(多主控制)。
(2)最先訪(fǎng)問(wèn)總線(xiàn)的單元可獲得發(fā)送權(CSMA/CA方式*1)。
(3)多個(gè)單元同時(shí)開(kāi)始發(fā)送時(shí),發(fā)送高優(yōu)先級ID消息的單元可獲得發(fā)送權。
2、消息的發(fā)送:在CAN協(xié)議中,所有的消息都以固定的格式發(fā)送??偩€(xiàn)空閑時(shí),所有與總線(xiàn)相連的單元都可以開(kāi)始發(fā)送新消息。兩個(gè)以上的單元同時(shí)開(kāi)始發(fā)送消息時(shí),根據標識符(Identifier 以下稱(chēng)為  ID)決定優(yōu)先級。ID并不是表示發(fā)送的目的地址,而是表示訪(fǎng)問(wèn)總線(xiàn)的消息的優(yōu)先級。兩個(gè)以上的單元同時(shí)開(kāi)始發(fā)送消息時(shí),對各消息ID的每個(gè)位進(jìn)行逐個(gè)仲裁比較。仲裁獲勝(被判定為優(yōu)先級最高)的單元可繼續發(fā)送消息,仲裁失利的單元則立刻停止發(fā)送而進(jìn)行接收工作。
3、系統的柔軟性:與總線(xiàn)相連的單元沒(méi)有類(lèi)似于“地址”的信息。因此在總線(xiàn)上增加單元時(shí),連接在總線(xiàn)上的其它單元的軟硬件及應用層都不需要改變。
4、通信速度:根據整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的規模,可設定適合的通信速度。 在同一網(wǎng)絡(luò )中,所有單元必須設定成統一的通信速度。即使有一個(gè)單元的通信速度與其它的不一樣,此單元也會(huì )輸出錯誤信號,妨礙整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的通信。不同網(wǎng)絡(luò )間則可以有不同的通信速度。
5、遠程數據請求:可通過(guò)發(fā)送“遙控幀” 請求其他單元發(fā)送數據。
6、錯誤檢測功能:錯誤通知功能·錯誤恢復功能 所有的單元都可以檢測錯誤(錯誤檢測功能)。 檢測出錯誤的單元會(huì )立即同時(shí)通知其他所有單元(錯誤通知功能)。 正在發(fā)送消息的單元一旦檢測出錯誤,會(huì )強制結束當前的發(fā)送。強制結束發(fā)送的單元會(huì )不斷反復地重新發(fā)送此消息直到成功發(fā)送為止(錯誤恢復功能)。
7、故障封閉:CAN可以判斷出錯誤的類(lèi)型是總線(xiàn)上暫時(shí)的數據錯誤(如外部噪聲等)還是持續的數據錯誤(如單元內部故障、驅動(dòng)器故障、斷線(xiàn)等)。由此功能,當總線(xiàn)上發(fā)生持續數據錯誤時(shí),可將引起此故障的單元從總線(xiàn)上隔離出去。
8、連接:CAN總線(xiàn)是可同時(shí)連接多個(gè)單元的總線(xiàn)??蛇B接的單元總數理論上是沒(méi)有限制的。但實(shí)際上可連接的單元數受總線(xiàn)上的時(shí)間延遲及電氣負載的限制。降低通信速度,可連接的單元數增加;提高通信速度,則可連接的單元數減少。
三、實(shí)驗模塊配置及功能
1、概述
(1)電路板(除通信電路板之外)采用核心板+地板的設計思路,核心板設計完全相同,只需要根據不同的底板焊接不同的功能模塊。底板的電源部分及通信接口部分設計是完全相同的,其他部分電路實(shí)現具體的功能。
(2)電路板分為:核心板、DO(數字量輸出)底板、DIN(數字量輸入)底板、RO(繼電器輸出)底板、AIN(模擬量輸入)底板、AO(模擬量輸出)底板和通信板組成。
2、核心板
(1)CPU及最小單元。
(2)4位八段數碼管2個(gè),用來(lái)指示當前板子名稱(chēng):如 CanbusdO,CanbusrO,CanbusdI, CanbusAO,CanbusAI分別代表數字量輸出、繼電器輸出、數字量輸入、模擬量輸出、模擬量輸入電路板。
(3)調試及復位接口。
(4)底板接口。
(5)底板接口。
(6)底板接口。
(7)底板接口。
(8)DA單元。
(9)AD單元。
(10)AD單元。
(11)模擬量電源單元。
(12)USB轉TTL接口單元。
(13)CAN接口單元。
(14)RS485接口單元。
(15)RS232接口單元。
(16)狀態(tài)指示燈:針對輸出(DO/RO/AO)類(lèi)型的電路板,如果該區域指示燈有紅色顯示,代表軟件控制輸出功能,如果顯示藍色,代表硬件(其他輸入電路板)控制器輸出通道。
(17)功能選擇開(kāi)關(guān)。(固定設置,絕對不能更改。)
(18)掉電數據存儲芯片。
(19)數碼管驅動(dòng)單元。
(20)DA單元。
(21)運行指示。(電路板運行指示燈,以1hz的頻率閃爍。)
3、底板共性資源介紹:
(1)電源輸入接口,控制電路和數字量驅動(dòng)電路建議分別單獨供電,也可以共用一路電源。針對DI/DO/RO三塊電路板,因為都涉及到外部數字量的驅動(dòng),全部采用光電隔離的形式,因此需要兩路電源同時(shí)供給,對于A(yíng)I/AO可以只提供控制電路24V。從上往下接口定義:控制電源24V+,控制電源24V-,IO電源24V+,IO電源24V-。
下面兩個(gè)船型開(kāi)關(guān)是電源開(kāi)關(guān),控制電源和IO電源分別控制,上面控制的是控制電源24V,下面控制IO電源24V。
(2)控制電源處理單元。
(3)內部輸入/輸出,外部輸入/輸出切換開(kāi)關(guān),有的電路板模塊可以同時(shí)對內對外輸出,比如RO/DO模塊,這樣的模塊不需要切換開(kāi)關(guān),其他的都需要該開(kāi)關(guān)來(lái)切換內外信號源及目標。在該開(kāi)關(guān)附近都有IN<--->OUT字樣的絲印,撥碼開(kāi)關(guān)朝向IN所指示的方向,代表使用內部的信號源或輸出給電路內部,朝向OUT所示的方向,對標使用外部的信號源或者輸出給外部電路。
(4)外部接線(xiàn)端子。
(5)CANBUS接口。
(6)RS485接口。
(7)RS232接口。
(8)控制位置選擇開(kāi)關(guān),對于輸出性質(zhì)的電路板,可以選擇軟件控制或者硬件控制。在該開(kāi)關(guān)附近有BD Ctrl和SF Ctrl的絲印,開(kāi)關(guān)撥到BD Ctrl方向代表受硬件控制,對應核心板的狀態(tài)指示燈顯示藍色;撥到SF Ctrl方向代表受軟件控制,對應核心板的狀態(tài)指示燈顯示紅色。
(9)核心板接入區域。
以上9個(gè)功能區域對應的功能每塊電路板都一樣,不再贅述。
4、數字量輸入電路板
(1)光電隔離單元。
(2)光電隔離單元。
(3)電壓轉化單元。5V轉為3.3V輸入到CPU對應的GPIO通道。
(4)輸入船型開(kāi)關(guān):在硬件控制模式下,改電路板的1-10通道控制DO通道的1-10;11-20通道控制RO通道的1-10。
5、數字量輸出電路板
(1)P-MOS管單元。
(2)光電隔離單元。
(3)指示單元,雙色LED指示,輸出通道激活顯示綠色,輸出通道不激活顯示紅色。
(4)CPU電源轉化單元。
(5)PTC,1A自恢復保險絲。
6、繼電器輸出電路板
(1)P-MOS單元。
(2)光電隔離單元。
(3)繼電器單元。
(4)指示單元。繼電器激活時(shí)顯示綠色,繼電器沒(méi)激活顯示紅色。
(5)CPU電壓轉換單元。
7、模擬量輸入電路板
(1)電壓表指示單元,指示0-25.00范圍,內應的輸入電壓為0-2.5V,對應的外部輸入電流為0-25mA。
(2)電位計單元。
(3)數碼管驅動(dòng)單元。
8、模擬量輸出電路板
(1)輸出電流顯示,對應顯示00.00-25.00,對應輸出0-25mA電流。
(2)數碼管驅動(dòng)電路。
9、通信電路板
(1)CPU及最小系統單元。
(2)Can接口芯片單元。
(3)RS485接口芯片單元。
(4)USB供電處理單元。
(5)指示單元。
(6)掉電數據保存單元。
(7)RS232單元。
(8)調試單元。
(9)USB接口芯片單元。
(10)功能選擇開(kāi)關(guān)。
(11)電源保護單元。
(12)USB接口。
(13)Can總線(xiàn)接口。
(14)RS232接口。
(15)RS485接口。
10、總結
    該系統主要針對Canbus通信原理及通信應用進(jìn)行演示,系統所有控制數據及反饋數據全部經(jīng)過(guò)Canbus總線(xiàn)進(jìn)行交叉傳輸。每一塊電路板存儲著(zhù)在網(wǎng)所有數據,對兩兩之間的Can總線(xiàn)通信狀態(tài)都有實(shí)時(shí)的記錄,并且該記錄也通過(guò)Canbus傳輸到網(wǎng)絡(luò )上,數據在DI/DO/RO/AO/AI之間實(shí)時(shí)的周期性的交換(交換周期大約0.7s),通信電路板的作用是將Canbus網(wǎng)絡(luò )上的數據通過(guò)USB-TTL路由到PC上,給PC軟件提供數據源,同時(shí)通過(guò)USB-TTL 接受PC軟件的指令,并同步到Canbus網(wǎng)絡(luò )上,實(shí)現軟件的控制,因此通信電路板不僅僅默默地監視著(zhù)Canbus網(wǎng)絡(luò )上的數據,同時(shí)還要下發(fā)命令,與其他所有電路板產(chǎn)生交互,其在網(wǎng)狀態(tài)也要受到監控,于是這6塊電路板形成了兩兩交叉的Can數據交互模型。在軟件中可以監視每?jì)蓧K電路板之間的Canbus聯(lián)通情況。 

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