在現(xiàn)代化生產(chǎn)中，機電設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)越來越受到重視，但現(xiàn)有的生產(chǎn)過程監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)開放性不強、在遠程監(jiān)測和診斷方面存在許多不足。為了保證設(shè)備安全、穩(wěn)定及協(xié)調(diào)的運行，需要對多數(shù)關(guān)鍵設(shè)備進行遠程實時監(jiān)測、集中控制及管理。

　　CAN總線是一種先進的串行總線通信技術(shù)，具有多主、高可靠性及實時性等優(yōu)點。通過現(xiàn)場總線系統(tǒng)能將各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點采集的信號實時傳輸?shù)奖O(jiān)測控制中心，由監(jiān)測控制中心實現(xiàn)對設(shè)備的遠程監(jiān)控與管理。

1系統(tǒng)的組成及功能

　　系統(tǒng)采用多功能轉(zhuǎn)子試驗臺為研究試驗對象，整個系統(tǒng)由現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)及上位機分析與診斷系統(tǒng)(管理信息系統(tǒng))三大部分組成。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集器，對設(shè)備的主要工藝參數(shù)(如振動、溫度、電流、電壓等信號)進行在線實時采集，將采集獲得的數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場總線系統(tǒng)實時傳送給上位分析與診斷系統(tǒng)，由上位機分析與診斷系統(tǒng)實現(xiàn)對各項工藝參數(shù)的分析與處理。

　　每個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集器，可同時完成不同設(shè)備、不同信號的在線實時采集，并通過CAN總線通信卡與上位機相聯(lián)完成數(shù)據(jù)的傳輸。上位機主要完成數(shù)據(jù)處理、實時監(jiān)測、信息管理和存儲及遠程診斷。另外，上位機都配有網(wǎng)卡，通過集線器(Hub)組成局域網(wǎng)實現(xiàn)上位機之間的數(shù)據(jù)共享，便于對設(shè)備實現(xiàn)集中監(jiān)測及協(xié)同管理。系統(tǒng)框架圖如圖1所示。

　　圖1系統(tǒng)框架圖

2 CAN總線及在系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　2.1 CAN總線的特點

　　CAN總線是一種架構(gòu)開放、廣播式的新一代網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，稱為控制器局域網(wǎng)現(xiàn)場總線，它具有以下特點：

　　(1)CAN總線插卡可以任意插在PC、AT、XT兼容機上，能夠方便地構(gòu)成分布式監(jiān)控系統(tǒng)。
　　(2)CAN總線可以多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意一個節(jié)點均可以在任意時刻主動向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從，通信靈活。
　　(3)CAN采用點對點、一點對多點及全局廣播等集中方式傳送和接收數(shù)據(jù)。
　　(4)CAN的直接通信距蒜最遠可達10kn/(5Kbit／s)，通信速率最高可達1Mbit/s(／40m)，理論節(jié)點數(shù)值為2000個，實際可達110個，傳輸介質(zhì)為雙絞線、同軸電纜或光纖。
　　(5)CAN采用非破壞性總線優(yōu)先仲裁技術(shù)，當兩個節(jié)點同時向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送信息時，優(yōu)先級低的節(jié)點主動停止發(fā)送數(shù)據(jù)，而優(yōu)先級高的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)發(fā)送信息，按節(jié)點類型分成不同的優(yōu)先級，可以滿足不同的實時要求。

　　總之，作為工業(yè)現(xiàn)場控制的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，CAN總線在可靠性和實時性方面有很多的獨到特點，接口簡單，安裝方便，系統(tǒng)成本低，抗干擾能力強，適合于系統(tǒng)分布比較分散且環(huán)境比較惡劣的工業(yè)現(xiàn)場。

　　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標準，通信穩(wěn)定可靠，適合用來完成系統(tǒng)上位機和數(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總線的拓撲結(jié)構(gòu)