基于CAN總線的制造業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測儀器系統(tǒng)
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2．2 CAN總線技術(shù)在系統(tǒng)中的應(yīng)用
系統(tǒng)采用具有CAN總線通信功能的通信卡實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)通信控制。該CAN通信卡采用北京三興達(dá)公司的單路CAN非智能usB成品通信卡。該通信卡的CAN總線數(shù)據(jù)收發(fā)由CAN控制器和CAN收發(fā)器完成，主機(jī)通過USB接口控制電路來訪問CAN控制器，最終完成數(shù)據(jù)通信。其提供了Windows和DOS下的驅(qū)動程序，CAN總線接口為DB9針式插座，符合CIA標(biāo)準(zhǔn)，通信穩(wěn)定可靠，適合用來完成系統(tǒng)上位機(jī)和數(shù)據(jù)采集器之間的CAN通信功能。為減少反射，增加系統(tǒng)的可靠性，在CAN總線的兩端需要安裝終端匹配電阻，如圖2所示。終端匹配電阻的值應(yīng)該等于傳輸電纜的特性阻抗，雙絞線的特性阻抗為120Ω。
圖2 CAN總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
(1)監(jiān)控機(jī)將當(dāng)前的監(jiān)控配置參數(shù)通過CAN總線通信轉(zhuǎn)換卡轉(zhuǎn)換為CAN總線信號傳送給網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集器；
(2)監(jiān)控機(jī)接收數(shù)據(jù)采集器發(fā)送來的實時數(shù)據(jù)；
(3)當(dāng)監(jiān)測的工藝參數(shù)超過預(yù)警及報警限值時，將報警原因、設(shè)備編號、運(yùn)行時間等報警信息自動優(yōu)先發(fā)送給監(jiān)控機(jī)；
(4)監(jiān)控機(jī)優(yōu)先接收報警信息；
(5)監(jiān)控機(jī)向網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集器發(fā)送進(jìn)行參數(shù)設(shè)定的命令；
(6)監(jiān)控機(jī)接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集器返回的應(yīng)答信號。
基于CAN技術(shù)規(guī)范和通信規(guī)約設(shè)置CAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議并通過Vc++6．0編制多個通信子函數(shù)來實現(xiàn)上述功能。在試驗過程中，分別對不同的CAN總線通信波特率進(jìn)行了測試，結(jié)果表明：在波特率為125Kbit/s時，通信可靠，上述各方面的功能實現(xiàn)良好，并且在該通信波特率下，CAN總線的最大傳輸距離約為500m，基本可以滿足制造企業(yè)車間內(nèi)設(shè)備的監(jiān)測與控制。
3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是多功能轉(zhuǎn)子試驗平臺網(wǎng)絡(luò)測控的重要組成部分。它完成信號采集和實時數(shù)據(jù)的提取，給信號分析、處理，及故障診斷提供基礎(chǔ)。振動信號通過傳感器及導(dǎo)線與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集器的電荷端或電壓端(如果采用電壓輸出的傳感器)相連。該網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集器，在實現(xiàn)在線式狀態(tài)監(jiān)測方面有很多優(yōu)點，其主要特點如下：
(1)振動加速度、速度、位移、包絡(luò)一次測量。
(2)8×2路同步測量，可接ICP加速度、電渦流位移或電磁式速度傳感器。
(3)14位A／D采樣，80DB動態(tài)范圍。
(4)采用CAN總線傳輸，傳輸速率可達(dá)125Kbit/s(50m)，可靠性高，通信波特率可由用戶選擇。
(5)提供四路速度測量信道，也可用作外觸發(fā)信號的輸入。
(6)可在計算機(jī)上發(fā)出聲光報警。原理圖如圖3所示。
圖3 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集器原理圖
為了增加系統(tǒng)的可靠性，上位機(jī)信息管理系統(tǒng)可由多臺微機(jī)組成，在每臺微機(jī)上配有CAN通信卡和網(wǎng)卡，通過集線器和CAN總線可以組成局域網(wǎng)，實現(xiàn)上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)共享，在數(shù)據(jù)量不大的情況下，上位機(jī)可由1臺微機(jī)組成，對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行實時協(xié)同監(jiān)控，并對采集的多通道數(shù)據(jù)進(jìn)行及時分析。在上位機(jī)信息管理系統(tǒng)中，編制了數(shù)據(jù)采集程序并利用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)組態(tài)王軟件對現(xiàn)場進(jìn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測。通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集程序設(shè)置各通道的參數(shù)，按要求定時接受各網(wǎng)采發(fā)送的振值或轉(zhuǎn)速信息，也可對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、查詢和刪除；并通過DDE動態(tài)地將采得的數(shù)據(jù)傳送給編寫好的組態(tài)軟件工程；運(yùn)行完網(wǎng)采程序，然后運(yùn)行組態(tài)王軟件，這樣組態(tài)王軟件就和服務(wù)程序建立連接，顯示運(yùn)行畫面，畫面中各變量將根據(jù)上傳的數(shù)據(jù)自動更新，即可達(dá)到遠(yuǎn)程實時監(jiān)控的目的。圖4是采用加速度傳感器對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測時的數(shù)據(jù)采集試驗結(jié)果，通過菜單可以切換不同的界面，很方便的實現(xiàn)各種功能。
5 結(jié)束語
基于CAN總線的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，在多功能轉(zhuǎn)子試驗臺上實驗效果顯著。系統(tǒng)實時性強(qiáng)，可靠性高，結(jié)構(gòu)簡單，在實際應(yīng)用中達(dá)到了設(shè)計要求，可切實地解決生產(chǎn)線產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)測，同時為制造企業(yè)的生產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)同監(jiān)控提供了理論和實踐基礎(chǔ)。該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于實時數(shù)據(jù)采集、振動分析、遠(yuǎn)程故障診斷等諸多領(lǐng)域。(end)
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