<ruby id="z9z17"></ruby>

      <ruby id="z9z17"></ruby><p id="z9z17"></p>

          <pre id="z9z17"><mark id="z9z17"></mark></pre>

            <p id="z9z17"><cite id="z9z17"><progress id="z9z17"></progress></cite></p>

            ? ? ? ?

            咨詢電話

            ENGLISH0755-88840386
            新聞中心

            咨詢電話

            0755-88840386
            您的位置:首頁 > 新聞中心>詳情頁

            稱重儀表的CAN總線通信設-稱重儀表

            發布時間:2019-08-28 13:55:27 |來源:中國知網

             

            引言

             

            CAN 總線是一種現場總線,由 BOSCH 公司于1986 年正式推出。CAN 總線最早應用于汽車上,憑借著快速、可靠、高效的特點,CAN 總線的應用很快便拓展到過程控制、工業機械、紡織機械、軌道交通、船舶等領域 [1] ,并在相應領域誕生了各具特色的應用標準。相較于傳統的 RS485 串口通信,CAN 有著如下顯著特征:

            ● 多主通信,非破壞性仲裁;

            ● 速率高達 1M bps,實時性好;

            ● 錯誤處理和檢錯機制可靠;

            ● 短幀結構 (單個報文可攜帶 8 字節數據),可實施復雜的數據加密策略;

            ● 嚴重錯誤情況下,故障節點自動關閉,不影響其他節點通信。

            CAN 是一種開放性的現場總線,其本身只定義了數據鏈路層和部分物理層內容,允許用戶更大程度的去開發或定義自己的通信應用。筆者通過深入了解稱重行業的實際需求及國內外的發展動向,開發了一款集成了 CANopen 協議和自定義CAN 協議 (以下簡稱 KLink 協議) 的稱重儀表,其中 CANopen 協議用于連接儀表和 PC (或 PLC等),其協議棧完全符合 CiA DS301 規范;而KLink 協議則用于連接儀表和數字傳感器,缺省狀態下,該協議運行于 125kbps波特率,可連接多達16 個的傳感器,通信距離達 200 米。

             

            1 國內外稱重行業 C AN 總線應用情況

            CAN 是當前唯一入選 ISO 標準的現場總線 [2] ,在國內外眾多領域中得到廣泛應用。在稱重行業,國外有很多廠家或組織對其展開了研究,并將其應用到相關稱重產品中去,其中較為知名的是 CiA(CAN in Autom ation) 協會發布的 CiA DSP459、CiADSP461 設備描述文件。CiA 這兩份有關稱重系統的 CANopen 設備描述文件,對于建立統一的稱重設備通信接口,實現不同廠家 CANopen 設備的互聯互通有著重要意義。這兩份協議中,CiA DSP459 定義了車載稱重設備的 CANopen 應用,其中包含了一般要求、通信參數規范、應用參數規范等內容,主要用于卡車、非道路車輛,如叉車、垃圾收運車;而 CiA

            DSP461 則定義了常規稱重設備的 CANopen 應用,其中包含數據加密、儀表及傳感器設備描述文件

            等,主要用于衡器,如貿易用稱重設備。

            但在國內,由于技術引入較晚,且相對集中于車輛、工業機械等行業,CAN 總線并不為稱重行業所熟悉,相應的 CAN 總線稱重儀表也并不多見。

             

            2 CAN 接口電路設計

            儀表的 CAN 接口電路起著連接 CAN 總線網絡和 CAN 控制器的作用,它是實現 CAN 數據收發的關鍵。

            本設計中 CAN 收發器采用 TI公司的 SN65H VD251。該收發器符合 ISO11898-2 標準,能以高達1M bps的速率實現 CAN 數據的差分發送和接收。SN65H VD251 收發器有 8 個引腳,如圖 1 所示,其中 D 連接到 CAN 控制器的 TX 引腳、R 連接到CAN 控制器的 RX 引腳、Rs用于設定收發器工作模式 (斜率、高速)。

            數字重量儀表引腳圖

            為減少信號跳變沿的諧波成分,收發器的 RS引腳通過 10KΩ 電阻接地,從而實現收發器的斜率控制。

            由于稱重儀表使用環境的多樣性,在設計CAN 接口電路時,要特別注意接口的浪涌保護。本設計中采用了由氣體放電管、TVS、熱敏電阻等組成的二級浪涌保護電路如圖 2 所示。在后期的試驗中,該電路通過了 8KV 的靜電放電實驗以及3KV 的雷擊浪涌實驗,這表明該電路能對 CAN 接口提供有效保護。此外,若傳輸距離較遠,CAN 接口電路還應采用相關隔離保護手段。

            CAN 接口電路中的浪涌保護和信號隔離電路,會對波形質量或傳輸延時有所影響,設計時應選擇結電容小的浪涌保護器件、傳輸延時小的隔離器件。

            數字重量儀表接口電路圖

            3 CAN open 協議設計

            在本設計中,CANopen 協議是儀表同 PC 或PLC 等上位機進行通信的協議。該協議的設計完全符合 CiA DS301 規范,支持基于 LSS 服務的節點號或波特率更改。

            在實際的工控或車載使用中,CANopen 稱重儀表往往作為從站運行,故本設計中將儀表設計為CANopen 從站。作為 CANopen 從站的儀表,其狀態運轉如圖 3 所示完全受控于主站的 NM T 指令。

            CANopen 協議有多種通信對象[3] ,如 NM T、SDO、PDO、EM CY 等,對應不同的 NM T 狀態,從站可提供的通信對象是不同的 (見圖 3 中各狀態框)。在確定采用何種通信對象時,必須綜合分析所要傳輸信息的性質及通信需求。在本儀表的設計中,稱重儀表的重量信息 (皮重、毛重、凈重等) 作為過程數據,以 PDO 的形式進行通信;而其他配置信息或功能設定信息,則采用需確認的 SDO 進行通信。其中,PDO 采用發送類型為255 的異步發送,以 TPDO1 為例,其通信參數如表 1 所示。

            CANopen 協議棧的核心是對象字典,應用程序和 CANopen 協議棧以此為中心進行數據的交換。對象字典的設計嚴格遵循 CiA DS301 及 CiA DS306協議。根據稱重儀表數據傳輸的實際需求,在可使用的范圍內,本設計將對象字典索引區間進行了劃分如表 2 所示。

            4 KLink 應用協議設計

            KLink 協議是儀表和傳感器間的 CAN 通信協議。KLink 協議采用主從結構,其中儀表作為通信主站,負責發起通信并監控網絡運行狀態;而傳感器則作為通信從站,不主動發起任何通信,僅響應主站的請求。

            儀表和傳感器之間傳輸的數據主要有重量信息和各種配置、標定、狀態信息,它們有著如下

            特點:

            a) 重量信息需要持續傳送,要求具備最高的傳輸優先級;

            b) 配置、標定、狀態信息只在特定條件下才會訪問,且需要回應;

            c) 配置、標定、狀態信息與具體傳感器息息相關;

            d) 信息需要加密傳輸;

            e) 信息傳輸要求高的實時性。

            結合上述信息傳輸的特點,KLink 協議采用了兩種通信模型:點對點通信 (如圖 4 所示)、廣播通信 (如圖 5 所示)。設計通信協議的時候,根據通信對象的屬性,如讀寫、存儲、加密、校驗等,為每種通信對象指定了具體的通信模型和通信服務。對于需頻繁傳輸的重量數據,應支持主從廣播通信;同時,為方便特定條件下的使用,也應支持主從點對點通信。

            試驗表明,在連接 16 個傳感器,波特率設定為 125kbps的情況下,KLink 協議可實現對重量數據 57H z 的高速讀取。該讀取頻率與網絡節點數量、波特率相關,在傳感器數量減少或波特率提高的情況下,讀取速度還會有更大提升。

             

            5 總結

            結合 CAN 總線的一系列特點,筆者全新開發了一款 CAN 總線稱重儀表,并在仔細分析稱重儀表數據傳輸需求的基礎上設計了其通信協議。相較于傳統 RS485 接口的儀表,該儀表在速度、加密傳輸等方面都顯示了其顯著優勢。

            目前,前述研發成果已應用在多款帶 CAN 接口的物聯網及工控儀表中,如 D39-W -CAN 如圖 6所示、KL3101-D2+C、KL3101-D2+C(CANopen)。憑借優異的防作弊性能和高可靠性,該系列儀表在市場上已得到眾多終端用戶的青睞。

            數字稱重儀表

            CAN 總線在極度重視安全性、可靠性的汽車行業應用多年,并在工控等領域得以持續發展,其高速、可靠的特性完全勝任稱重儀表的數字傳輸需要,在未來的稱重行業必將有著廣闊的應用空間。

            作者:李偉

             摘于中國知網,如有侵權請聯系刪除

            分享到
            日本人妻丰满熟妇久久久久久,久久久久人妻一区精品色欧美,中文字幕乱码人妻一区二区三区,熟妇人妻va精品中文字幕
              <ruby id="z9z17"></ruby>

                <ruby id="z9z17"></ruby><p id="z9z17"></p>

                    <pre id="z9z17"><mark id="z9z17"></mark></pre>

                      <p id="z9z17"><cite id="z9z17"><progress id="z9z17"></progress></cite></p>