CAN總線在自動生產(chǎn)線中的應(yīng)用

0 引言

CAN—bus即控制器局域網(wǎng)，是國際上應(yīng)用最廣泛的開放式現(xiàn)場總線之一。CAN總線可提供高達(dá)1 Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，使實時控制變得易于實現(xiàn)。由于CAN總線具有很高的實時性能，因此已被廣泛運用到各種自動化控制系統(tǒng)中。

1自動生產(chǎn)線簡介

本文描述的自動生產(chǎn)線被廣泛應(yīng)用在工業(yè)加工制造領(lǐng)域，是一個集機(jī)、電、控制于一體的綜合性的自動化測控系統(tǒng)。該自動生產(chǎn)線由6個生產(chǎn)加工單元(工作站)組成，每個站由一個單獨的單片機(jī)控制器控制，如圖1所示。

工件在生產(chǎn)線上從一站到另一站的傳遞過程如下：上料檢測站將大工件按順序排好后提升傳遞，同時檢測工件顏色，通知后站，搬運站將工件從上料檢測站搬至加工站，加工站將對工件進(jìn)行加工并檢測被加工的工件，產(chǎn)生成品或廢品信息，通知下站，安裝搬運站將成品送至安裝工位，安裝站再對工件進(jìn)行安裝，最后，由安裝搬運站將安裝好的工件送至分類站，分類站將工件按顏色類型送入相應(yīng)的料倉并統(tǒng)計工件的數(shù)量和總量。如加工站有廢品產(chǎn)生，則安裝搬運站將廢品直接送人廢品收料站。

各工作站之間的信息(如準(zhǔn)備好、忙、完成等)通過CAN總線進(jìn)行相互傳遞，每個工作站成為CAN總線上的一個節(jié)點。

2 CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示，與總線連接的每一個節(jié)點中包含了CAN控制器和CAN驅(qū)動收發(fā)器。總線采用差分傳輸方式，以提高總線的可靠性和傳輸速率。CAN總線控制器選用Philips半導(dǎo)體公司的產(chǎn)品SJA1000，CAN收發(fā)器選用PCA82C250。

CAN控制器和CAN驅(qū)動收發(fā)器的接口電路見圖3。

3 CAN通訊節(jié)點的軟件設(shè)計

3.1 CAN總線用戶通訊協(xié)議的設(shè)計

CAN包括CAN 2.0A和CAN 2.0B兩種標(biāo)準(zhǔn)，CAN 2.0B完全兼容CAN 2.0A，二者的主要區(qū)別在于報文所含標(biāo)識符的位數(shù)不同。CAN 2.0B有兩種幀格式，標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀，標(biāo)準(zhǔn)幀包含11位標(biāo)識符，擴(kuò)展幀包含29位標(biāo)識符，而CAN 2.0A只有標(biāo)準(zhǔn)幀格式。

由于本系統(tǒng)中報文的格式相對簡單，根據(jù)CAN總線技術(shù)規(guī)范CAN2.0A設(shè)計了用戶通訊協(xié)議，CAN總線自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的各個節(jié)點都按此協(xié)議傳送信息。

用戶通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)幀結(jié)構(gòu)的標(biāo)識符和數(shù)據(jù)域的定義(共10個字節(jié))見表1。

報文由描述符區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)組成。按通訊協(xié)議的規(guī)定，描述符區(qū)由1字節(jié)～2字節(jié)構(gòu)成，數(shù)據(jù)區(qū)由1字節(jié)～8字節(jié)構(gòu)成，實際所需字節(jié)數(shù)可根據(jù)用戶需要而定。在本系統(tǒng)中，幀結(jié)構(gòu)由2字節(jié)的描述符和2字節(jié)的數(shù)據(jù)構(gòu)成。