CAN总线实现工业网络分布式测控系统

2015-08-19 10:58:16   来源:eefocus   

关键字: CAN总线  工业网络  测控系统

  1引言

  现场总线技术是当今自动化领域发展的热点,can总线以其独特的设计、低成本、高可靠性、实时性、抗干扰能力强等特点得到了广泛的应用。本文选用can总线设计了分布式热电阻智能节点,利用can总线连接各个网络节点,可以直接与主控卡或上位机通信,组建成工业网络分布式测控系统。

  2热电阻智能节点硬件设计

  2.1智能节点整体结构

  本热电阻智能节点设有4路输入通道,支持3线制方式,支持热电阻类型有cu50、cu100和pt100,采用freescalemc9s12d64单片机作为微控制器,其内部有一个can通信模块(mscan),符合can2.0a/b标准,所以不需要扩展can通讯控制器。can接口收发器采用pca82c250作为 can通信模块和物理传输线路之间的接口。节点通过24位a/d转换器ads1216对组态通道进行采样,由于热电阻的阻值与温度成正比关系,需将已知电流流过该电阻以得到与温度成正比的输出电压。本文使用ads1216的两个8位电流输出idac1和idac2作为恒流源,通过模拟开关max355选通相应的组态通道,然后ads1216对得到的电压信号进行采样并输出至微控制器,经校正后进行标度变换转化成相应的电阻值,查热电阻分度表即可得到所测温度。本节点也可通过rs485接口并严格按照modbus协议进行通信,rs-485收发器采用sn65lbc184。

  本热电阻智能节点硬件结构框图如图1所示。

  

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  图1热电阻智能节点硬件结构框图

  2.2信号输入端电路与采样电路

  信号输入端电路与采样电路原理图如图2和图3所示。

  

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  图2热电阻信号输入端电路

  

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  图3a/样电路

  max355差动4通道模拟开关接4路热电阻信号转换电路,图中只画出第一路转换电路,接线方式为三线制,使能端en接高电平,使max355一直有效。a0、a1引脚接至mc9s12d64单片机的pp0和pp1端,用于选通某一路热电阻信号进行转换与测量。当max355选通某一通道后,该通道将与公共端接通,假设选通通道1,200ua恒定电流由no1a和no1b输出流经热电阻产生毫伏级电压信号,此信号在vin1和vin2处被 ads1216采样。

  ads1216组成4路全差分通道。单片机通过porta与ads1216通信,用于控制ads1216选通某一路模拟量输入通道并进行采样,每一个控制信号均通过光耦合器和两个施密特触发器进行数字隔离,这样做可有效抑制各种噪声干扰,提高传输通道上的信噪比。 ads1216采样每一路通道之前均进行偏置与增益自校准。当/drdy变为低电平,标志着数据寄存器中数据已准备好,单片机便从24位数据输出寄存器 (dor)读取转换结果。

  2.3can和rs-485通信电路

  can和rs-485通信电路原理图如图4所示。

  mc9s12d64单片机的can输入与输出引脚(rxcan0和txcan0)分别接至收发器pca82c250的txd和rxd引脚。pt2用来控制数据接收与发送,当pt2为低电平时,接收数据;当pt2为高电平时,发送数据。输入rs通过一电阻接地,使pca82c250工作在斜率控制模式下。 sn65lbc184为具有瞬变电压抑制的rs485差分收发器,因此本智能节点可以接入采用canbus或rs485的测控系统,并方便的与各种组态软件进行通信。

  

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  图4can和rs-485通信电路

  3热电阻智能节点软件设计

  3.1概述

  单片机程序用mc9s12汇编语言编写。在主程序首先完成各寄存器和存储单元的初始化,再通过调用读取地址子程序,得到i/o板卡的地址和can通信波特率,再完成mscan模块和ads1216初始化。随后调用e2prom中组态信息,对每一路组态通道进行信号转换,数字滤波及温度查表计算等,其主程序流程图如图5所示。

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编辑:什么鱼
本文引用地址: http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0819/article_12829.html
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