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1.引言
CAN(ControllerAreaNetwork)是控制器局域網(wǎng)的簡稱，由德國Bosch公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多測量控制部件之間的數(shù)據(jù)交換問題而最先推岀。它是一種有效支持分布式控制及實時控制的串行數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。CAN總線通信技術(shù)具有通信速率高、抗干擾能力強、可靠性高、適應(yīng)性好、系統(tǒng)構(gòu)成靈活簡單等特點。
單臺皮帶秤可以作為簡單的稱重儀器，而由多臺皮帶秤聯(lián)網(wǎng)組成的電子皮帶秤系統(tǒng)，可作為配料系統(tǒng)應(yīng)用于自動化生產(chǎn)過程。在多臺皮帶秤聯(lián)網(wǎng)組成的皮帶秤系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)各皮帶秤之間、皮帶秤和監(jiān)控主機(jī)之間的高速可靠通信，故將CAN總線通信技術(shù)應(yīng)用到電子皮帶秤系統(tǒng)中。
2.電子皮帶秤的機(jī)械結(jié)構(gòu)及動態(tài)稱重原理
電子皮帶秤是一種動態(tài)稱重儀表，單臺皮帶秤的設(shè)計離不開對系統(tǒng)的整體考慮，根據(jù)控制策略的不同，皮帶秤的設(shè)計會有所不同。
2.1電子皮帶秤機(jī)械結(jié)構(gòu)
單臺皮帶秤一般由六大部件組成，其機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖1所示：

1-秤架2-稱重傳感器3-測速傳感器4-稱重控制器5-數(shù)據(jù)通訊6-調(diào)速電機(jī)
圖1電子皮帶秤機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖
2.2電子皮帶秤動態(tài)稱重原理
在輸送狀態(tài)下，物料作用在稱重傳感器上，稱重傳感器將被測物料的重力轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電壓信號，進(jìn)行測量放大、A/D轉(zhuǎn)換。與此同時，速度傳感器產(chǎn)生的速度信號在進(jìn)行放大整形后得到計數(shù)脈沖。微處理器連續(xù)測量皮帶稱量段上的物料重量，并轉(zhuǎn)化為每單位長度的載荷值q(kg/m),與皮帶在同一時刻的速度u(m/s)相乘，測得物料的瞬時流量q.u(kg/s)。
由于物料輸送的不均勻性和皮帶速度的隨時變化，故釆用積分法的數(shù)學(xué)模式來計算。在T時間間隔的累計流量積分式表示如下：
式中:W-T時間間隔的物料累計量；
T-物料通過皮帶秤的時間；
q(t)-皮帶單位長度上的物料重量；u(t)-物料在皮帶上的運行速度。
3.電子皮帶秤控制器的硬件電路設(shè)計
電子皮帶秤控制器的微處理單元采用Intel的16位單片機(jī)80C196KC,它內(nèi)部尋址采用寄存器結(jié)構(gòu)，從而避免了以往8位單片機(jī)只能用累加器參與尋址而產(chǎn)生的瓶頸效應(yīng)，大大提高了工作效率。80C196KC還具有如下特點：
(1)內(nèi)部設(shè)有256個字節(jié)的RAM；
(2)帶有28個中斷源，可形成16個中斷矢量；
(3)在24MHz的晶振下，16x16位的乘法指令只需1.4卜，32除16位的除法指令只需2.4卜,特別適合于高釆樣頻率快速控制系、統(tǒng)；
(4)自身帶有3路PWM輸岀引腳，可直接驅(qū)動三相電動機(jī)；
(5)采用CMOS工藝，其功耗?。?br /> (6)具有掉電保護(hù)保護(hù)和閑置功能等。
因此,80C196KC作為電子皮帶秤系統(tǒng)的微處理器是十分理想的選擇。
3.1電子皮帶秤控制器硬件原理框圖
電子皮帶秤控制器的硬件結(jié)構(gòu)原理框圖如圖2所示：

圖2電子皮帶秤原理框圖
稱重傳感器和速度傳感器的輸出信號經(jīng)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換后,送單片機(jī)進(jìn)行積算。通過軟件進(jìn)行數(shù)字濾波、非線性校正等處理，結(jié)果送至LED進(jìn)行顯示。通過CAN總線接口實現(xiàn)與上位機(jī)的通訊。
3.2電子皮帶秤控制器的CAN總線接口
CAN總線接口由PHILIPS公司的獨立CAN總線控制器SJA1000和CAN總線收發(fā)器82C250組成。SJA1000是PCA82C200的替代產(chǎn)品，其引腳、電氣特性、軟件都與PCA82C200是兼容的，并增加了許多新功能。
硬件連接比較簡單，SJA1000的數(shù)據(jù)地址總線是分時復(fù)用的，可以直接與80C196KC的P3口連接,CS連接BUSWIDTH,其他對應(yīng)控制線相連即可。其接口電路如圖3所示：

圖3電子皮帶秤系統(tǒng)CAN總線接口電路圖

需注意的是.80C196KC是Intel公司的處理器，因此SJA1000的MODE引腳應(yīng)接電源正端，另外單片機(jī)的外部中斷只有正跳變有效，而SJA1000的中斷信號是低電平有效，因此需反相后才能連接單片機(jī)中斷引腳。電子皮帶秤工作的現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，為進(jìn)一步提高系統(tǒng)抗干擾能力，在CAN總線控制器SJA1000和CAN總線收發(fā)器PCA82C250之間加接6N137光電隔離芯片。
4.CAN總線在電子皮帶秤系統(tǒng)中的應(yīng)用
各電子皮帶秤與監(jiān)控主機(jī)之間的通訊采用CAN總線通信適配卡。CAN總線通信適配卡是插在PC機(jī)ISA插槽內(nèi)的智能通訊卡，它可使PC機(jī)方便地連接到CAN總線上。由多臺皮帶秤聯(lián)網(wǎng)組成的電子皮帶秤系統(tǒng)。

監(jiān)控主機(jī)給電子皮帶秤發(fā)送數(shù)據(jù)的過程為：監(jiān)控主機(jī)通過串口給通信適配卡上發(fā)送數(shù)據(jù)，通信適配卡接收完數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)發(fā)送到總線上。皮帶秤控制器的CAN總線接口上的總線控制器SJA1000收到適配卡上傳達(dá)的發(fā)送數(shù)據(jù)的命令后，自動完成一幀報文的填充、編碼、發(fā)送，并有總線仲裁和重發(fā)功能cCAN總線控制器無需軟件干預(yù)，可自動完成報文濾波功能，僅在符合時才進(jìn)行報文接收，并能在一幀報文接收完成后產(chǎn)生中斷通知皮帶秤控制器進(jìn)行相應(yīng)處理。電子皮帶秤控制器中的單片機(jī)對從CAN總線上接收到的數(shù)據(jù)的意義進(jìn)行識別并執(zhí)行相應(yīng)操作。電子皮帶秤給監(jiān)控主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的過程與上面所述類似。
總線兩端各有一個120。的電阻，對于匹配總線阻抗起著相當(dāng)重要的作用；否則，數(shù)據(jù)通信的抗干擾性及可靠性大大降低，甚至無法通信。
5.結(jié)論
CAN總線通信非常適合在包括電子皮帶秤系統(tǒng)這樣的儀器儀表的組網(wǎng)中使用，其優(yōu)點得到充分體現(xiàn)，運行穩(wěn)定、通信可靠、速度快。在軟件中釆用數(shù)字濾波和非線性校正，使得皮帶秤的測量精度得到很大提高。

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