基于CAN总线的地铁屏蔽门系统设计Word格式.doc

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2.3.1节点分配

2.3.2监控系统的设计

第3章基于CAN总线节点硬件设计

3.1节点总体设计

3.2节点的硬件选型

3.2.1CAN控制器

3.2.2CAN收发器

第4章基于CAN总线节点软件设计

4.1SJA1000初始化子程序

4.2报文发送子程序

4.3报文接收子程序

第五章两节点CAN通讯模拟调试实验

5.1CAN通信模拟仿真的硬件组成

5.1.1CAN通信单片机学习板部分

5.1.2CAN通信CANMINI通讯部分

5.2CAN总线通讯模拟调试

第五章总结

展望，不足，改进

附录

基于CAN总线的地铁屏蔽门系统设计

摘要

随着科技的飞速发展，屏蔽门系统变得越来越复杂，人们对屏蔽门系统通讯的要求不断提高，由于较之以往的通讯方式，更为及时，有效，CAN通讯成为最热门的通讯方式之一。

文详细介绍了CAN总线技术，并通过设计将CAN总线技术应用在实际的屏蔽门系统中，提出了设计实验的初步方案；

紧接着对设计方案进行硬软件的详细介绍，并进行SJA1000等各部分工作模式的详细介绍，为随后的设计CAN通讯实验进行预设和说明，做了充分准备工作；

最后提出了具体的实验的方案，对硬件进行初始化和测试，安装相应的软件，对单片机进行相应的软件的烧入，并通过实验验证完成在地铁屏蔽门背景下对CAN两节点通讯的模拟。

关键词：

CAN总线屏蔽门节点通讯单片机

ThedesignofPlatformScreenDoorSystembasedonCANBus

Abstract

Withthedevelopmentoftechnology,PlatformScreenDoorhasbeenmuchmorecomplex.Thenpeopleneedbettercommunicationmethods.Becauseofthevalidity,CANbecomesoneofthemostpopularcommunitionmethod.

ThepaperwillintroduceCANBusTechnologyindetail,designtheCANBusTechnologyusedintheactualPSDsystemandpresentedthepreliminaryprogramdesignexperiments.Notonlythedetailsofthehardwareandsoftware,butalsoSJA1000andotherdetailedmodelsarecarriedout.AllabovemakesfullpreparationsfordefaultanddescriptionofsubsequentCANcommunicationexperiments.Finallythespecificexperimentalprogramandtesthardwareareinitialized,andthecorrespondingsoftwareareinstalledintothe.AndMetroPlatformScreenDoorsCANsimulatedtwo-nodecommunicationareverifiedbyexperimentsdoneinthecontext.

KeyWords:

CANBus;

PSD;

Two-nodecommunication;

singlechipmicrocomputer.

1.1课题研究的背景

随着我国经济健康快速的发展，我国的地铁建设事业也正处在高速发展和不断完善的过程中。

地铁所具有的方便、准时、快捷的特点，使其成为人们日常生活中重要的交通工具之一，在城市交通中扮演着越来越重要的角色。

目前，全国有30多座城市有意向建设城市轨道交通，几乎所有的省会城市都有地铁建设计划。

以上海市为例，上海拥有目前中国最发达的地铁系统，共有13条轨道交通线路，总通车里程达到300多公里。

地铁屏蔽门系统是一种专用于地铁站台的防护性系统，在地铁站台边缘与顶部之间竖起一排屏蔽门（PlatformScreenDoor，简称PSD），通过屏蔽门的控制系统与驱动机构，实现地铁列车的车门与该系统屏蔽门中的活动门之间的同步操作。

列车未到站时，屏蔽门关闭，将候车旅客与轨道隔离开；

在列车到站以后，屏蔽门的活动门与列车车门同步打开，乘客可以通过活动门直接出入列车车厢，为候车旅客提供了绝对的安全保障。

屏蔽门控制系统用于实现对地铁屏蔽门设备的精确控制与智能管理，是一个复杂的分布参数控制系统，该系统集通讯、机械、电子和控制等科学于一体，对信息传递速率、同步性、系统可靠性和电磁兼容性等方面的要求十分严格。

随着屏蔽门系统设备技术的日益成熟，它的优越性正逐渐地显现出来。

概括起来地铁屏蔽门系统具有以下优点:

（1）可以有效避免一些安全事故的发生，并且保证列车不会因人为因素而延误，提高了列车的进站速度，为确保列车班次的准确性提供了有利条件，从而大大提高了整个地铁运营系统的可靠性，并为将来地铁实现无人驾驶创造了条件；

（2）减小了噪声以及活塞风对站台候车乘客的影响，降低了站台空气含尘量，改善了乘客候车环境，使城市形象得到提升；

（3）屏蔽门系统安装在站台边缘，将站台公共区与隧道轨行区完全屏蔽，减少站台区与轨行区之间冷热气流的交换，降低了环控系统的运营能耗；

（4）屏蔽门的设置还可以减少地铁车站站台的值班人数，大大节约了地铁运营的人力成本。

由此可见，为了减少能耗、降低运营费用、保证乘客候车安全、提高地铁服务水平和环境质量，在地铁线路上加装屏蔽门系统是非常必要的，因此屏蔽门系统的开发势在必行。

1.2国内外屏蔽门系统的发展现状

世界上最早的屏蔽门出现在20世纪60年代前苏联的列宁格勒（现圣彼得堡），当时一为了保证无侧站台的安全和观瞻，设计了一种利用区间隧道停车的车站，这就是地铁屏蔽门的雏形。

1970年在法国里尔的全自动地铁的设计中为了保证自动行车的安全而装配了屏蔽门，1951年，日本东京地铁南北线上安装了半封闭式的站台安全门，它是一种结构简单、高度较低的玻璃隔墙和活动门，主要是为了把轨道与乘客隔离开，在保证了站台候车乘客的安全的同时也能起到一定的降低噪音的作用。

新加坡常年气候炎热，空调的运行费用在地铁运行成本中占了相当大的比重，为了减少空调的能源消耗，1987年新加坡的快铁交通一期和二期工程中首次采用了全封闭式的屏蔽门系统，这也是世界上最早的以节能为目的屏蔽门的地铁运行线路。

屏蔽门的使用不仅保证了站台安全，而且带来了明显的节能效果（空调节能率达到了50%左右），其与站台内的建筑风格一致，整体感强，构筑了一个宁静、清新、现代的候车环境，给乘客留下了良好的印象。

随着社会不断前进，屏蔽门系统在地铁的应用近几年在世界各地得到迅猛发展。

它的控制方式也是由最初的手动到简单线路再到复杂线路。

现今，地铁屏蔽门系统已经发展到现场总线网络控制，走向了智能化、一体化、科学化。

现场总线控制系统（FCS）是一个开放通信网络，也是一种全分布式控制系统。

它作为智能设备的联系纽带，把挂接在总线上、作为网络节点的智能设备－屏蔽门单元连接为网络系统，并进一步构成自动化系统，实现基本控制、补偿计算、参数修改、报警、显示、监控、优化及控管一体化的综合自动化功能。

这是一项集嵌入式系统、控制、计算机、数字通信、网络为一体的综合技术。

这样的控制系统达到了屏蔽门的精确控制和使用性能的要求，可以无人参与实现了智能管理控制。

从目前地铁屏蔽门行业的实际情况来看，由于国外企业屏蔽门技术发展较早，使之在于国内企业的竞争中占据着先机和绝对的优势。

国际上最早从事屏蔽门设计和制造的企业是英国的西屋（westhouse）公司，该公司与瑞士卡巴（Kaba）公司、法国法维莱（Faiveley）公司和日本那博克（Nabco）公司一起，成为目前世界上最主要的4家屏蔽门生产厂家，这四家公司所生产的屏蔽门产品约占国际屏蔽门市场总份额的90%。

英国的西屋和法国法维莱作为屏蔽门与安全门业务的业界领导者，己经安装或正在安装超过一万多扇屏蔽门，这其中有的是完整配套的站台门体，有的是会同此类站台门体中所有关键的PSD核心组件一同提供给客户。

已经承建包括广州地铁一号线和五号线、天津滨海线、上海八号线和六号线、北京十号线等工程。

日本纳博克株式会社于1956年研制出了日本第一台自动门，揭开了日本自动门生产的第一幕。

四十多年来，一直以其领先的技术、优良的品质、一流的服务屹立于日本乃至世界自动门领域的最前列。

纳博克自动门现年产量6.5万台，日本自动门市场占有率在50%以上，世界自动门占有率在25%以上。

瑞士卡巴集团有超过145年的辉煌历史，被公认为全球安防行业和自动门领域中之领先企业，以提供高端优质产品而著称，业务活动遍及80多个国家和地区。

集团实行“全面通道控制”战略，是一家高度专业化的公司。

拥有300多项技术专利，提供各种一体化解决方案。

与此同时，屏蔽门行业也逐步发展起来。

地铁屏蔽门行业作为我国一个新兴的行业，虽然行业的技术发展较快，但是在行业标准、技术发展等方面仍然存在一定的问题。

过去地铁屏蔽门系统技术主要垄断在英、日、法等国家的少数企业手中，随着我国企业在与国外企业竞争和合作中的接触，对不同结构形式的地铁安全屏蔽门系统进行了全面系统的探索和研究，屏蔽门控制方面的技术逐渐成熟。

例如09年由西门子标准传动部重点合作伙伴-上海嘉成轨道交通安全保障系统有限公司承建的上海地铁11号线屏蔽门系统。

广州地铁二号线屏蔽门工程中标方就是广州澳的斯电梯有限公司与英国西屋公司，深圳方大集团于2000年与法维莱公司开始合作之后，双方共同成功承建了北京、天津、深圳、东北等屏蔽门重大工程项目；

瑞士卡巴公司也与江苏金创集团合作在国内承接屏蔽门工程项目；

日本那博克公司与重庆川仪集团也就屏蔽门项目进行着合作等。

1.3课题研究的目的和意义

现代屏蔽门系统包含了大量的电子控制系统，包括门体单元控制系统、电源、监控系统及手动控制系统等。

随着电子系统以及电子电气设备的增加，传统的线束布线方式必然会导致线束长度增加且复杂，系统的可靠性降低、重量大幅增加、电气系统的制造、安装和维修的难度也随之加大。

现场总线控制系统（FCS），是解决这类问题的最佳途径，因此本课题选用目前最流行CAN总线技术来实现对屏蔽门的控制。

它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，有着极高的安全性和可靠性。

同时，在屏蔽门控制系统中引入CAN总线技术可以使得大量的数据信息在不同的电子单元内得到共享，大量的控制信号也可以得到实时交换，这样不仅提高了信号的利用率，而且增强了系统的稳定性与及时性。

我国目前在屏蔽门控制系统上应用CAN总线技术研究尚处于