摘要
產(chǎn)品大批量生產(chǎn)的需求，使老舊的生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)已無(wú)法滿足其要求，如何設(shè)計(jì)新一代的生產(chǎn)設(shè)備變成現(xiàn)代化大生產(chǎn)的首要條件，巧妙運(yùn)用可靠的CAN通訊技術(shù)，采用分布式控制系統(tǒng)可使新一代的生產(chǎn)設(shè)備快速實(shí)現(xiàn)。
隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，越來(lái)越多的自動(dòng)化設(shè)備投入到了工業(yè)大生產(chǎn)中，上百上千個(gè)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)遍布于生產(chǎn)車間的各個(gè)角落，拋棄了人工在場(chǎng)操作的生產(chǎn)模式，每個(gè)自動(dòng)化運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是否能夠穩(wěn)定的協(xié)同作業(yè)便成為決定產(chǎn)品能否成形的重要條件。實(shí)時(shí)性，可靠性的數(shù)據(jù)傳輸要求，使傳統(tǒng)的RS232、RS485等通訊已無(wú)法勝任，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)便是打破僵局，使生產(chǎn)力發(fā)展的極大推動(dòng)力，而在這場(chǎng)紅潮中，CAN總線技術(shù)與分布式控制系統(tǒng)的結(jié)合，更是完美的解決了這一難題。
圖1 自動(dòng)化生產(chǎn)車間
CAN 是Controller Area Network 的縮寫(xiě)（以下稱為CAN），是ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議，是一種實(shí)時(shí)性極強(qiáng)的總線通信，可以使用雙絞線來(lái)傳輸信號(hào)，是世界上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線。CAN協(xié)議的特性包括完整的串行數(shù)據(jù)通訊、提供實(shí)時(shí)支持、傳輸速率高達(dá)1Mb/s、同時(shí)具有11位的尋址以及檢錯(cuò)能力。是一種多主方式的串行通訊總線，基本設(shè)計(jì)規(guī)范要求有高的位速率，高抗電子干擾性，并且能夠檢測(cè)出產(chǎn)生的任何錯(cuò)誤。
CAN總線可以應(yīng)用于汽車電控制系統(tǒng)、電梯控制系統(tǒng)、安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、紡織機(jī)械、船舶運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。
分布式控制系統(tǒng)一般是由多臺(tái)計(jì)算機(jī)分別控制生產(chǎn)過(guò)程中多個(gè)控制回路，同時(shí)又可集中獲取數(shù)據(jù)、集中管理和集中控制的自動(dòng)控制系統(tǒng) 。采用微處理機(jī)分別控制各個(gè)回路，而用中小型工業(yè)控制計(jì)算機(jī)或高性能的微處理機(jī)實(shí)施上一級(jí)的控制 ，各回路和上下級(jí)之間通過(guò)高速數(shù)據(jù)通道交換信息。
分布式控制系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)獲取、直接數(shù)字控制、人機(jī)交互以及監(jiān)控和管理等功能。系統(tǒng)中按地區(qū)把微處理機(jī)安裝在測(cè)量裝置與控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)附近，將控制功能盡可能分散，管理功能相對(duì)集中 。這種分散化的控制方式能改善控制的可靠性，不會(huì)由于計(jì)算機(jī)的故障而使整個(gè)系統(tǒng)失去控制。當(dāng)管理級(jí)發(fā)生故障時(shí)，過(guò)程控制級(jí)（控制回路）仍具有獨(dú)立控制能力，個(gè)別控制回路發(fā)生故障時(shí)也不致影響全局。
與計(jì)算機(jī)多級(jí)控制系統(tǒng)相比 ，分布式控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上更加靈活、布局更為合理和成本更低。
如上所述，分別是CAN總線與分布式控制系統(tǒng)的介紹與特點(diǎn)，那要如何快速實(shí)現(xiàn)這兩者的融合呢？下方將舉一個(gè)最容易實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)幫助大家理解，完整的系統(tǒng)框圖如下所示：
圖2 基于CAN總線的分布式控制系統(tǒng)
系統(tǒng)中CANOpen主站卡USBCAN-E-P或PCI-5010-P配合PC機(jī)構(gòu)成主監(jiān)控設(shè)備完成對(duì)底層執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)行集中監(jiān)控。
USBCAN-E-P 與PCI-5010-P 主站卡可為PC 機(jī)拓展出CANOpen通訊接口，實(shí)現(xiàn)CANOpen 協(xié)議的數(shù)據(jù)通信。作為CANOpen 網(wǎng)絡(luò)的管理者，能夠執(zhí)行CANOpen 網(wǎng)絡(luò)的啟動(dòng)，從站的狀態(tài)管理以及錯(cuò)誤診斷等功能。
圖3 CANOpen主站卡
其中的NDAM-9020 CANOpen從站通訊模塊配合NDAM系列的數(shù)字/模擬量采集模塊組合成底層的分布式控制通訊單元，可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)主機(jī)的控制指令接收，底下電氣執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制和實(shí)時(shí)狀態(tài)的獲取上傳。
NDAM-9020為NDAM系列中的CANOPEN通訊模塊，作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的從站模塊。內(nèi)部已經(jīng)集成了CANopen從站協(xié)議棧代碼，不需要用戶進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。只需要將NDAM-9020與若干個(gè)采集模塊拼接，即可組成一套完整的采集設(shè)備
圖4 NDAM數(shù)據(jù)采集模塊
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