基于CAN總線的現(xiàn)場設備控制管理系統(tǒng)
加入技術交流群
ＣＡＮ（Controller Area Network）總線協(xié)議最初是以研發(fā)和生產(chǎn)汽車電子產(chǎn)品著稱的德國ＢＯＳＣＨ公司開發(fā)的，它是一種支持分布式實時控制系統(tǒng)的串行通信局域網(wǎng)。目前，ＣＡＮ總線以其高性能、高可靠性、實時性等優(yōu)點，而被廣泛應用于控制系統(tǒng)中的檢測和執(zhí)行機構之間的數(shù)據(jù)通信中。ＣＡＮ總線具有以下一些技術特性：
1．多主方式工作，采用非破壞性的基于優(yōu)先權的總線仲裁技術；
2．借助接收濾波可實現(xiàn)多地址的幀傳送；
3．數(shù)據(jù)采用短幀結構，抗干擾性強，數(shù)據(jù)幀的信息ＣＲＣ校驗及其它錯誤檢測措施完善；
4．發(fā)送期間丟失仲裁或由于出錯而遭破獲的幀可以自動重發(fā)；
5．嚴重錯誤時可自動關閉總線功能，以使總線其它操作不受影響。
ＣＡＮ總線符合ＩＳＯ１１８９８標準，最大傳輸速率為１ＭＢ／ｓ時傳輸距離最大為４０ｍ；傳輸速率為５ｋＢ／ｓ時的最大傳輸距離為１０ｋｍ。ＣＡＮ總線的傳輸介質可為雙絞線、同軸電纜等。由于ＣＡＮ總線是一種很有發(fā)展前景的現(xiàn)場總線，因此得到了國際上很多大公司的支持，加之基于ＣＡＮ總線的硬件接口簡單，編程方便，系統(tǒng)容易集成。因此它特別適用于系統(tǒng)分布比較分散、實時性要求高、現(xiàn)場環(huán)境干擾大的場合。
二． 本項目概述及系統(tǒng)總體結構
筆者所在公司的技術中心有各種各樣汽車零部件試驗設備100余臺，且分布在相隔較遠的不同試驗區(qū)域，許多試驗設備（如高低溫環(huán)境模擬試驗箱，振動試驗臺，各種零部件疲勞耐久試驗臺等）需要24小時連續(xù)不間斷地運行，為了更好地設計開發(fā)汽車零部件，需要對試驗過程中試驗臺架運行情況進行記錄，因此如何集中地監(jiān)控，管理這些試驗設備的運行顯得頗為重要。
本課題以每臺試驗設備為網(wǎng)絡節(jié)點，用雙絞線架構CAN總線設備網(wǎng)，對每個節(jié)點實時地采集數(shù)據(jù)，輸出控制。設備網(wǎng)的固定節(jié)點（地址為00號）同時作為網(wǎng)關，通過這臺通用PC服務器終端將CAN-bus網(wǎng)絡連至以太網(wǎng)，由以太網(wǎng)架構信息網(wǎng)，在PC服務器終端平臺上用VB或VC++ 開發(fā)用戶層的應用程序，用來監(jiān)控各個試驗臺架的運行情況，并創(chuàng)建網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫記錄下各個CAN節(jié)點設備的數(shù)據(jù)。使得每個零部件設計工程師通過連至以太網(wǎng)上的各自的辦公電腦在辦公室里就可以訪問PC服務器終端，獲取所需的零部件試驗設備運行情況數(shù)據(jù)，從而更好地對零部件試驗結果進行分析。
三． CAN總線設備網(wǎng)與以太信息網(wǎng)的網(wǎng)關
連接CAN總線設備網(wǎng)與以太信息網(wǎng)的網(wǎng)關是一臺通用PC終端。在通用PC終端中安裝1個標準以太網(wǎng)接口卡和1個USBCAN-I接口卡，這樣就能方便地實現(xiàn)一個連接CAN總線設備網(wǎng)與以太信息網(wǎng)的網(wǎng)關。
應用程序開發(fā)可以使用VB或VC++等高級語言在PC平臺上實現(xiàn)，應用程序是一個WIN 32監(jiān)控程序及網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫（記錄CAN節(jié)點設備數(shù)據(jù)）的軟件。所有的CAN總線節(jié)點組成一個虛擬網(wǎng)段，CAN設備管理服務器是公司以太網(wǎng)中的任一節(jié)點。連在以太網(wǎng)上的WinNT服務器安裝專用網(wǎng)絡管理軟件，就可讓合法的工程技術人員遠程管理CAN總線節(jié)點設備；通過以太網(wǎng)，可同CAN總線節(jié)點設備進行數(shù)據(jù)通信。這樣，服務器就可以使用WEB發(fā)布方式，向網(wǎng)絡客戶提供動態(tài)交互式瀏覽網(wǎng)頁等功能。
四． CAN 節(jié)點的設計
1．ＣＡＮ節(jié)點的硬件設計
本ＣＡＮ節(jié)點的電路原理簡圖如圖２所示。該電路的三個核心器件是單片機ＡＤμＣ８１２、ＣＡＮ總線控制器ＳＪＡ１０００和ＣＡＮ總線驅動器ＰＣＡ８２Ｃ２５０。
ＡＤμＣ８１２是高度集成、高精度１２位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該產(chǎn)品在其內核中集成了帶有片內可重編程非易失性閃速／電擦除程序存儲器的高性能８位（與８０５１兼容）ＭＣＵ和多通道（８個輸入通道）１２位ＡＤＣ。由于ＡＤμＣ８１２只需要通過其串口模塊和計算機的串口進行連接，而不需要額外的仿真器，因而可利用ＡＤＩ公司的ＱＵＩＣＫＳＴＡＲＴ軟件來實現(xiàn)程序的在線下載、在線調試和在線仿真，從而極大地提高了工作效率。這也是本設計使用ＭＡＸ２３２的原因。
評論