圖1  系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)

    由于后兩個(gè)控制器的控制程序已由生產(chǎn)廠家固化進(jìn)去，OEM廠商只需要實(shí)現(xiàn)CAN通訊，完成數(shù)據(jù)的互換就可以了，筆者的精力集中在前兩類控制器進(jìn)行編程和程序下載及調(diào)試。由于筆者使用的是CAN通訊接口，所以由PC機(jī)下載程序進(jìn)入控制器時(shí)筆者采用了USB接口轉(zhuǎn)CAN接口的CAN通訊專用下載工具―PCAN_USB。此工具具有適用于工業(yè)級(jí)CAN總線通訊中的信息交換，遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，支持熱插拔，傳輸速率高，外置發(fā)光二極管顯示當(dāng)前狀態(tài)，可以自主開發(fā)程序，支持多種語(yǔ)言平臺(tái)，可以自由上傳、下載及測(cè)試等特點(diǎn)，使用起來非常方便。各針的定義和接線方式如表1所示。

圖2  PCAN_USB與PC機(jī)的接線

3)  RC和DI2的CAN控制器
    RC控制器具有兩個(gè)CAN控制器，可分別互換使用；支持CAN2.0協(xié)議；有自動(dòng)重發(fā)功能；支持?jǐn)?shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀；數(shù)據(jù)收發(fā)采用郵箱方式；可工作在標(biāo)準(zhǔn)模式和擴(kuò)展模式；有可編程位定時(shí)器；可編程實(shí)現(xiàn)總線喚醒功能；可對(duì)中斷配置編程；DI2附帶一個(gè)CAN控制器，其功能與RC控制器的CAN控制器一致，該CAN控制器的這些功能方便了整個(gè)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。

3  系統(tǒng)的軟件

(1)  主模塊的確定
    為了使各個(gè)控制模塊能協(xié)調(diào)工作，筆者單列一個(gè)RC控制器作為主控制器，由它單獨(dú)和顯示器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和顯示。禁止其他模塊成為主模塊，所有其他模塊的數(shù)據(jù)只能以主模塊為基準(zhǔn)。按照規(guī)定我們可以將顯示器和各個(gè)控制器分別通訊，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和處理，但為了適配RC控制器的編程特點(diǎn)采用現(xiàn)有方式，從實(shí)際情況來看，確實(shí)比較實(shí)用。
(2)  顯示器的軟件
    顯示器的軟件和RC控制的軟件一樣，都是以博世力士樂開發(fā)的專用軟件為平臺(tái)進(jìn)行二次開發(fā)，并把顯示器作為局域網(wǎng)上的操作服務(wù)器，用戶通過它可以各個(gè)模塊進(jìn)行操作（下文詳談），方便、及時(shí)、有效。

4  CAN控制器的編程

(1)  波特率設(shè)置
    表2  位速率和節(jié)點(diǎn)間最大速率的關(guān)系

    由表2和圖3可知：CAN總線的傳輸速率與兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的最大距離有關(guān)。由于MOBA控制器自身的物理因素（電纜長(zhǎng)度、反饋電線末端的死區(qū)等）決定了本套系統(tǒng)工作波特率為125Kbit/s。此波特率在實(shí)際運(yùn)用中完全符合要求。

圖3  波特率曲線圖

(2)  CAN通訊的實(shí)現(xiàn)
    由于RC控制器和DI2顯示器的編程環(huán)境都是由博世力士樂提供的，所以在編程時(shí)只需要在軟件平臺(tái)上進(jìn)行相應(yīng)的CAN通訊配置就可以了，具體的實(shí)施過程如下：
對(duì)DI2顯示器來說，System settings中選取驅(qū)動(dòng)方式，現(xiàn)有的系統(tǒng)配置決定筆者只能選擇適配CAN通訊的BT 15 DI2/11 an：CAN的驅(qū)動(dòng)方式，如圖4所示。

圖4  選擇驅(qū)動(dòng)方式

    然后在Device settings中作好相應(yīng)的RAM和Recipes配置（一般選用默認(rèn)值）。

圖5  相應(yīng)的RAM和recipe配置

    最后在Driver settings作好波特率、控制器的配置，如前所述，本系統(tǒng)的波特率設(shè)置為125KBd。 

圖6  配置波特率、控制器

    做好以上工作后，再編輯RD_PLC（讀入PLC的實(shí)時(shí)參數(shù)）和WR_PLC（對(duì)PLC的參數(shù)進(jìn)行修改）模塊；在此模塊中定義控制對(duì)象的地址，直接與PLC（博世力士樂RC控制器）對(duì)應(yīng)的地址對(duì)象進(jìn)行通訊從而實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示器進(jìn)行施工過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)計(jì)（部分程序如下）。
    ******* RD_PLC ***********
     IF=(Display,21)
    {
     SB(No_Error_Onlinewindow)  
    IFPLU(Key_ESC,PAI0.0)      {LW(Display,Pre_Display) }
    IFPLU(Key_FI,PAI0.1)      {LW(Display,Pre_Display) }
    IFPLU(Key_FII,PAI0.2)      
    }
    ;******* WR PLC***********
    IF=(Display,22)
    {
    SB(No_Error_Onlinewindow)                 IFPLU(Key_FI,PAI0.1)       {INC(Adress_WR_PLC,70,96)}
    IFPLU(Key_FII,PAI0.2)      {LW(BI,Adress_WR_PLC)
    INC(B1,0,65535)}
    IFPLU(Key_FIII,PAI0.3)     {LW(BI,Adress_WR_PLC)
    DEC(B1,0,65535)}
    }
    對(duì)于RC控制器的CAN設(shè)置相對(duì)來說要復(fù)雜一些，首先要進(jìn)行通訊初始化并選擇好通道號(hào)；其次是對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化；如是發(fā)送數(shù)據(jù)，則需要將數(shù)據(jù)打包；這樣就可以通過CAN控制器實(shí)現(xiàn)各控制模塊的自由通信了，特別值得注意的是：在與顯示器進(jìn)行通訊時(shí)，先進(jìn)行DI2顯示器的初始化，然后編輯通訊模塊，只有這樣才能完成RC與DI2的數(shù)據(jù)互換，從實(shí)際應(yīng)用來說，這是最方便快捷和一種方式（程序節(jié)選如下）。
數(shù)據(jù)讀入控制器：
    can_init(1,baud250K);
    Di2_init(40,46);
    Di2_initError(64,400);
    can_initRecDatabox(0,4,ADR(rcto2),0,21,8); 
    can_initRecDatabox(0,2,ADR(rc3),0,15,8);
    swlimitdrumdoor:= rc3[0];
    swconbackward:= rc3[1];
    swliftlimitrear:=rcto2[1];
    swconoilfilt:=rcto2[2];
    counter:=Di2_getData(70);
    Di2_setProc(80,counter);
    Di2_calc(void);
    Di2_setProc(16,swliftlimitrear);

數(shù)據(jù)發(fā)送控制器：
    can_sendData(0,2,message_basic_format,8,ADR(rc3));
    can_sendData(0,4,message_basic_format,8,ADR(rcto2));
    rc3[0]:=swlimitdrumdoor;
    rc3[1]:=swconbackward;
    rcto2[1]:=swliftlimitrear;
    rcto2[2]:=swconoilfilt;

5  應(yīng)用

    本文研究的銑刨機(jī)電控?cái)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)有效的利用了RC控制器和DI2顯示器內(nèi)嵌CAN控制器的特點(diǎn)，通過掛接在CAN總線上的數(shù)據(jù)采集單元收集組合銑刨機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并上傳給顯示器進(jìn)行分析，經(jīng)過顯示器的數(shù)據(jù)處理和診斷控制銑刨機(jī)的正常工作。

6  結(jié)語(yǔ)

    本文介紹了RC和DI2內(nèi)嵌CAN控制器的特點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上把CAN總線技術(shù)應(yīng)用在銑刨機(jī)電控系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中，通過靈活的通信協(xié)議和接口的設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)滿足CAN總線短突發(fā)、高實(shí)時(shí)性、高數(shù)據(jù)率的要求。此系統(tǒng)不僅可以應(yīng)用在工程機(jī)械、在其他行業(yè)也具有廣泛的應(yīng)用前景。