基于CAN总线的机床监控系统的研究与设计

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随着计算机网络及通讯技术的飞速发展,制造业中自动化技术不再仅仅满足于柔性化、集成化的要求,而是向着智能化、信息化和网络化的方向发展,同时随着现代制造企业控制现代化和管理现代化水平的进一步提高,制造企业信息系统的网络化集成(ERP)也越来越受到重视。而设备状态监控与之密切相关,它直接监控现场生产设备状态,及时反馈工厂底层信息,是企业进行信息集成分析的基础。但目前国内机床监控系统大多规模小,网络化程度不高,监测信息管理不力。这种现状远远满足不了现在工业生产中使用的机床设备的监测需求。本文研究了企业信息管理系统的构建、现场总线和以太网技术,并重点阐述了CAN总线技术,依照C/S架构,提出了CAN总线为底层数据通信网络,由服务器作为通信中转站,通过工业以太网和远程计算机进行数据交换的监控系统网络组建方案,为企业进行信息管理集成奠定了基础。本文研究设计了CAN底层分布式网络智能节点的数据采集、传输部分的软硬件实现,结构简单可靠,该智能节点可以独立完成控制任务:同时,由于CAN协议本身只定义了物理层(第一层)和数据链路层(第二层)的规范,没有规范高层协议,重点研究CAN规范2.0的基础上,自行定义了CAN高层协议;系统中为解决CAN总线节点数限制,设计了总线扩展,以扩充整个网络的节点数;机床加工制造过程中信息量大而繁杂,大量的信息资源需要开发和共享,使用数据库技术实现了对机床采集信息的存储管理;用VC++开发了底层节点与服务器的串口通信;依据UDP网络通信协议,开发了服务器端与远程监控机端以太网通信;满足了企业信息化集成的需要。同时,为了提高系统运行的稳定性和可靠性,系统在设计时还考虑了软硬件抗干扰措施,如采集信号时使用光电隔离器、电源防护等,使系统更加稳定、可靠。系统软件用C和汇编混合编写,发挥各自的优点,提高程序开发的效率。利用CAN可以很容易扩充以实现分布式数据采集传输系统,信息传输量大、效率高,有效解决了企业对生产设备现场信息监控不力的问题。本文设计的机床监控系统具有远程监控系统的通用性,移植性好,系统易于后期功能扩展和升级,稍加改进就可以应用于其他生产领域的监控系统。
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