基于CAN总线的机械辅助设备自动控制系统设计

ebibabfujc

工程中机械辅助设备的自动化的要求也越来越高[12]。目前的机械辅助设备自动控制系统采用的是集中型的参数检测，将传感器、驱动器、液压器等连接起来，促使整个系统的电缆与液压管路增加，导致系统的可靠性低，自身处理能力差[34]。针对存在的问题，我提出了一种基于CAN总线的机械辅助设备自动控制系统设计。首先对系统的硬件进行了设计；然后对系统的软件进行了设计；最后进行了实验。实验结果表明，机械辅助设备自动控制系统在CAN总线技术的支持下，响应的速度较快、鲁棒性较好，扩展性较强。
1 基于CAN总线的机械辅助设备自动控制系统设计
基于CAN总线的机械辅助设备自动控制系统是由3部分组成，分别是：CAN 接口适配卡、多个现场智能控制单元、上位管理机。 采用 CAN 作为总线将每个控制的组件连接成一个具有分布特点的智能控制系统，以 AT89C52 的单片机作为该系统模块的智能控制器，其传输的介质是通信位速率为125Kbit/s的双绞线。并使用微电脑的形式构成上位管理机，其网络的结构使用的是 CAN 的总线驱动方式对机械进行辅助。
随着社会经济的发展，机械辅助设备自动控制系统需要不断的更新，因此，采用了基于CAN总线的方法对硬件系统的结构进行硬件设计。机械辅助设备自动控制系统的硬件组成有：计算机、通讯的网络、关机的控制器。硬件系统的设计是由3个相同的控制器分布在机械辅助自动控制器的不同关节，并通过接收到的指令传递给计算机系统，具体的硬件设计框图如图1所示。
根据设计中对模块的需求选用了型号为EC4-1814LD2NA，具有嵌入式的单板的计算机作为整个机械辅助的主控制系统，但是这种型号的主控制计算机并不包含CAN的总线，因此，又配置了型号为USBCAN-I，具有智能功能的接口卡。利用USB的总接口将计算机和网络的总线与控制器的开关连接起来能够促进数据与指令的传达，而通信的协议选择的是CAN总线的协议。在进行控制的时候，采用输出功率为240W的关节的控制器作为关键的步骤，CAN作为总线，其电机码盘的总接口与通信的接口各装置一个型号为TMS320F2810主控的芯片，并采用AD的装换器作为电路转码的驱动器。
2 实验结果与分析
为了验证基于CAN总线的机械辅助设备自动控制系统设计的合理性进行了如下的实验。在机械辅助的自动控制的过程中，使用C51的语言对系统的软件进行开发与调试，采用A/D采样控制程序和控制算法。对CAN的控制器网络通信进行参数的设定，包括：控制的速率、屏蔽码、验收码、字段长和总线定时。而信息的发送与接收都是由控制器自动完成的，作为发送的程序需要将发送的帧数传递到缓冲区，就可以启动命令。将传统的机械辅助设备自动控制系统与基于CAN总线的机械辅助设备自动控制系统进行对比，如图2所示。
通过图2可以看出，基于CAN总线的机械辅助设备自动控制系统与传统的机械辅助设备自动控制系统相比，其通信的速率更高。
由此可以得出结论：采用CAN总线的自动控制系统通信速率较高，具有实时性和错误处理能力的优点，既发挥了CAN总线的优势，又弥补了传统方式的不足。
3 结语
随着电子技术的不断发展，我国的工业领域也需要越来越高的自动化程序。基于CAN总线的技术将机械辅助设备自动控制系统的各种模块进行了分散，各个模块都有属于自己的处理中心。该系统的设计极大的简化了原本复杂的工程程序，提高了自动控制的可靠性，降低了传统模式下操作的风险，具有较广泛的应用前景。
参考文献：
[1]黎永键，赵祚喜，黄培奎，等.基于CAN总线的拖拉機导航控制系统设计与试验[J].农业机械学报，2016（s1）：3542.
[2]刘晓光，张亚靖，胡静涛，等.基于CAN总线的农机导航控制系统终端的设计与实现[J].农机化研究， 2016（11）：133136.
[3]周凯红，李成，王聪毅，等.基于CAN总线的车间粉尘检测系统设计[J].仪表技术与传感器， 2016（11）：8184.
[4]宋全伟，甄国涌，刘东海，等.基于CAN总线的多通道数据采集系统设计[J].电子器件， 2015， 38（5）：10761080.
作者简介：方立雯，女，助教，主要从事机械制造及其自动化方向研究；张凯，男，助教，主要从事机械制造及其自动化方向研究。