基于CAN總線的現場設備控制管理系統(tǒng)
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ＣＡＮ（Controller Area Network）總線協(xié)議最初是以研發(fā)和生產汽車電子產品著稱的德國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。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)行機構之間的數據通信中。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多地址的幀傳送；
3．數據采用短幀結構，抗干擾性強，數據幀的信息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絡節(jié)點，用雙絞線架構CAN總線設備網，對每個節(jié)點實時地采集數據，輸出控制。設備網的固定節(jié)點（地址為00號）同時作為網關，通過這臺通用PC服務器終端將CAN-bus網絡連至以太網，由以太網架構信息網，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)建網絡數據庫記錄下各個CAN節(jié)點設備的數據。使得每個零部件設計工程師通過連至以太網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據，從而更好地對零部件試驗結果進行分析。
三． CAN總線設備網與以太信息網的網關
連接CAN總線設備網與以太信息網的網關是一臺通用PC終端。在通用PC終端中安裝1個標準以太網接口卡和1個USBCAN-I接口卡，這樣就能方便地實現一個連接CAN總線設備網與以太信息網的網關。
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，應用程序是一個WIN 32監(jiān)控程序及網絡數據庫（記錄CAN節(jié)點設備數據）的軟件。所有的CAN總線節(jié)點組成一個虛擬網段，CAN設備管理服務器是公司以太網中的任一節(jié)點。連在以太網上的WinNT服務器安裝專用網絡管理軟件，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，可同CAN總線節(jié)點設備進行數據通信。這樣，服務器就可以使用WEB發(fā)布方式，向網絡客戶提供動態(tài)交互式瀏覽網頁等功能。
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位數據采集系統(tǒng)，該產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。
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