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與通用通信總線相比，CAN總線在數(shù)據(jù)通信方面具有突出的可靠性、實時性和靈活性。其應用范圍不再局限于汽車工業(yè)，而是擴展到機械工業(yè)、紡織機械、農(nóng)業(yè)機械、機器人、數(shù)控機床、醫(yī)療器械、家用電器和傳感器等領域。CAN已經(jīng)成為國際標準，被公認為最有前途的現(xiàn)場總線之一。它是迄今為止唯一具有國際標準的現(xiàn)場總線。
對于產(chǎn)品的生產(chǎn)和包裝，實現(xiàn)了CIMS管理(即工廠級、車間級和現(xiàn)場級管理)，加強了人機交互，提高了自動化生產(chǎn)管理水平。在原設計的獨立藥品包裝中。
在此基礎上，引入CAN總線，在每條包裝機生產(chǎn)線上安裝一臺基于ARM智能監(jiān)控器，以工業(yè)PC機為數(shù)據(jù)采集站，配以自制的信號板和CAN網(wǎng)卡等。數(shù)據(jù)采集站通過信號接口板采集輸出、消耗、成品率、設備狀態(tài)等實時現(xiàn)場數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集點并聯(lián)到包裝機電氣控制柜的傳感器輸入點和系統(tǒng)輸出點。數(shù)據(jù)采集站還通過CAN網(wǎng)卡與車間管理機交換數(shù)據(jù)。利用CAN總線技術對原有設備進行技術改造，實現(xiàn)企業(yè)三級管理，提高企業(yè)自動化生產(chǎn)管理水平，具有重要的現(xiàn)實意義。
2CAN總線設計。
1.數(shù)據(jù)采集方案。
1.1數(shù)據(jù)采集站的功能。
實時采集包裝機的主要產(chǎn)量和消耗數(shù)據(jù)，包括正品產(chǎn)量、正品包裝數(shù)、商標紙消耗量等
實時收集包裝機的設備狀態(tài)數(shù)據(jù)(包括有效運轉率、成品率、總啟動時間、正常運轉時間、停機時間、停機時間)；
實時收集包裝機剔除動作的頻率和總量(包括產(chǎn)品剔除、商標紙?zhí)蕹?。);
實時收集包裝機的原因和停機時間(包括所有停機的原因信號)；
實時收集包裝機剔除原因數(shù)據(jù)；
實時接收上級管理部門的訂單；
向車間維修組和發(fā)料室發(fā)送維修和物料需求請求；
實時顯示包裝機的各種現(xiàn)場數(shù)據(jù)，顯示設備的運行狀態(tài)、停機原因，實時顯示每臺機器的輸出對比；
采樣間隔為2毫秒，數(shù)據(jù)采集誤差的理論計算值為<=千分之五。
1.2基于ARM監(jiān)控器的包裝機上位機功能。
包裝機上位機運行在Windows平臺上，軟件采用VC++開發(fā)。上位機通過CAN網(wǎng)卡與各包裝機的數(shù)據(jù)采集站相連，實時采集各設備的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，接收維修或物料需求請求信息。上位機通過ARM智能監(jiān)控器與工廠系列采集網(wǎng)絡(管理中心)相連，將現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)酵ㄓ蒙a(chǎn)調度的服務器，實現(xiàn)全廠數(shù)據(jù)共享。
包裝機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構如圖1所示。

ARMmonitor作為工廠級的監(jiān)控器，向總廠管理中心發(fā)送狀態(tài)信息，自動完成各種信息的上傳發(fā)布、數(shù)據(jù)存儲等功能。
監(jiān)視器的處理器采用SamsungS3C44B0X16/32位處理器，內存8M，硬盤16M。接口包括一個通用串行總線接口、一個JTAG調試端口、四個串行端口和一個現(xiàn)場總線接口。人機界面設備包括一個4X4鍵盤和一個280X128顯示屏。USB接口主要用于與主機交換數(shù)據(jù)時獲得更高的傳輸速度。
包裝機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于工業(yè)PC，要求相應的CAN通信卡為PC總線適配卡。因此，2LGCAN系列CAN232智能接口卡的智能CAN適配卡由ISA接口、雙端口RAM、嵌入式微處理器80C188、CAN通信控制器SJA1000組成。CAN收發(fā)器82C25O、數(shù)據(jù)緩沖器等。其硬件結構如圖2所示。

適配卡的CAN總線網(wǎng)絡通信功能由嵌入式微處理器80C188和CAN控制器SJA1000完成。80C188主要負責聯(lián)系人和PC之間的數(shù)據(jù)通信和協(xié)調管理，sSJAlOOO完成具體的消息發(fā)送和接收控制任務。當80C188向80C188發(fā)送數(shù)據(jù)和控制字時，SJA1000控制CAN收發(fā)器自動發(fā)送和接收一幀消息，大大減輕了主機的通信負擔，可以快速執(zhí)行用戶復雜的通信任務。
為了實現(xiàn)PC機與CAN控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸，必須在PC機與適配卡之間建立雙向數(shù)據(jù)交換通道。集成雙端口RAM可以通過ISA總線直接用于嵌入式敏感處理器和主機之間的數(shù)據(jù)交換。集成雙端口RAM是一種性能優(yōu)異的快速通信設備，適用于多CPU分布式系統(tǒng)和高速數(shù)字系統(tǒng)。它提供兩個完全獨立的端口，每個端口都有完整的地址、數(shù)據(jù)和控制線。利用雙端口內存提供的指示信號，采用合適的通信規(guī)則，可以避免爭用，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)交換。本文采用帶中斷請求信號和忙信號的2KX8位IDT7132高速雙端口RAM，通過內存映射的方式直接映射到主機內存空間，實現(xiàn)適配卡與主機PC之間的高速數(shù)據(jù)交換。接口采用針式DB9插座，通過RS-232電纜與PC連接。CAN總線數(shù)據(jù)的收發(fā)由“CAN控制器+CAN收發(fā)器”完成，RS-232數(shù)據(jù)的收發(fā)由微處理器完成。此外，微處理器負責根據(jù)協(xié)議進行數(shù)據(jù)打包、轉換和控制。適配卡具有光電隔離功能，可避免地面流通對電腦的損害，提高系統(tǒng)在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中的可靠性，提高抗干擾能力。光耦合器的兩端由DC-DC隔離電源供電。為了防止長線傳輸?shù)母蓴_，當CAN232智能CAN接口卡是CAN總裁的終端時，必須增加終端匹配電阻。
3.軟件設計。
為了提高軟件的運行效率，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集軟件在DOS下用C語言和80X86匯編語言實現(xiàn)，車間上位機管理級軟件在WIN98T下用VC++實現(xiàn)。
數(shù)據(jù)采集站軟件主要由數(shù)據(jù)采集主程序、通信程序、人機交互界面程序、各種參數(shù)設置、各種圖形圖表動態(tài)顯示、系統(tǒng)自檢程序等組成。
通過動態(tài)鏈接庫(DLL)實現(xiàn)對CAN適配卡的訪問，動態(tài)鏈接庫是Windows系統(tǒng)中最常用的文件。使用動態(tài)鏈接庫提供了一種共享數(shù)據(jù)和代碼的方便方法。多個應用可以在內存中共享同一個DLL副本，有效節(jié)省了內存來源。因為DLL獨立于可執(zhí)行文件，所以極大的方便了應用的升級和售后服務。該訪問主要包括CAN卡的初始化、消息發(fā)送和消息接收。實現(xiàn)功能包括初始化、消息發(fā)送、消息接收、寄存器寫入、寄存器讀取、復位、組卡關閉等。這些功能RE信號由5402的RD和地址信號產(chǎn)生。讀取前應輸出RRST信號，調試前應通過HPI端口或其他接口將圖像數(shù)據(jù)傳輸至PC機顯示。
4結束語。
CAN總線在組網(wǎng)和通信功能上的優(yōu)勢及其高性能價格比決定了其在許多領域的廣泛應用前景和發(fā)展?jié)摿?。這些應用的共同點是，CAN實際上充當?shù)氖乾F(xiàn)場總線拓撲的計算機局域網(wǎng)，其范圍可以小到家電內部，大到企業(yè)等工廠的CIMS管理。盡量在多臺藥品包裝機的生產(chǎn)線上使用，承擔任意節(jié)點的實時通訊，因為它具有結構單一、速度快、抗干擾、可靠、價格低等優(yōu)點。與單臺藥品包裝機相比，提高了生產(chǎn)自動化管理水平，實現(xiàn)了企業(yè)的CIMS管理。在廣泛的工業(yè)領域中，CAN總線作為現(xiàn)場設備級的通信總線，將是CAN技術發(fā)展和應用的主要方向。

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