CAN總線在自動生產線中的應用

0 引言

CAN—bus即控制器局域網，是國際上應用最廣泛的開放式現場總線之一。CAN總線可提供高達1 Mb/s的數據傳輸速率，使實時控制變得易于實現。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中。

1自動生產線簡介

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

工件在生產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，加工站將對工件進行加工并檢測被加工的工件，產生成品或廢品信息，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的料倉并統計工件的數量和總量。如加工站有廢品產生，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(如準備好、忙、完成等)通過CAN總線進行相互傳遞，每個工作站成為CAN總線上的一個節點。

2 CAN網絡結構

本系統CAN網絡結構如圖2所示，與總線連接的每一個節點中包含了CAN控制器和CAN驅動收發器。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半導體公司的產品SJA1000，CAN收發器選用PCA82C250。

CAN控制器和CAN驅動收發器的接口電路見圖3。

3 CAN通訊節點的軟件設計

3.1 CAN總線用戶通訊協議的設計

CAN包括CAN 2.0A和CAN 2.0B兩種標準，CAN 2.0B完全兼容CAN 2.0A，二者的主要區別在于報文所含標識符的位數不同。CAN 2.0B有兩種幀格式，標準幀和擴展幀，標準幀包含11位標識符，擴展幀包含29位標識符，而CAN 2.0A只有標準幀格式。

由于本系統中報文的格式相對簡單，根據CAN總線技術規范CAN2.0A設計了用戶通訊協議，CAN總線自動生產線控制系統的各個節點都按此協議傳送信息。

用戶通訊協議標準幀結構的標識符和數據域的定義(共10個字節)見表1。

報文由描述符區和數據區組成。按通訊協議的規定，描述符區由1字節～2字節構成，數據區由1字節～8字節構成，實際所需字節數可根據用戶需要而定。在本系統中，幀結構由2字節的描述符和2字節的數據構成。