基于CAN总线的闪光焊设备控制系统的设计

!" !$ 软件流程图 节点 ) 主要用来显示和修改系统参数。上电复 位 后， 将万方数据 发送报文2： .)..)...) ， 要求节点 , 发
# !"
焊# 接# 学# 报 #’(+, 总线的一个突出的优点， 就是它具有极强 的灵活性和扩展性， 不需要对现有系统进行任何修 改， 即可实现系统的升级。在闪光焊设备控制系统 中， 通过增加节点， 即可实现对系统的升级。例如增 加 一 个 节 点 *（ 地 址 码 - .// ） 。 发 送 报 文： //////.// ， 即可对节点 . 、 节点 $ 、 节点 & 复位； 发送 报文： /.//./.// ， 即 可 获 得 系 统 参 数； 发 送 报 文： //./...// 0 数据字节， 即可启动 ’() 工作； 发送报 文： /.//...// ， 即可停止 ’() 工作。由于系统的升 级不是此文讨论的重点， 就不再多谈。
图 !$ 节点 # 流程图 8-5" !$ *+,) # 0(+96:&1/
节点 , 主要负责整个焊接流程的控制； 它根据 接收到的报文， 决定是保存还是发送系统参数或自 我 复 位。 在 焊 接 之 前，节 点 , 发 送 报 文 1： ....)).). ， 先 复 位 节 点 * 。 通 过 发 送 报 文 @： ..).)).). ; 数据字节， 要求节点 * 启动 >"? 工作，
,’ 系统软件设计
"#$ 技术规范 （ 3456789 ,: .2 ） 只规定了模型的 物理层和数据链路层协议， 而应用层协议需要用户 自己去开 发。 3456789 ,: .2 具 有 两 种 不 同 的 帧 格 式， 标准帧和扩展帧， 前者有 )) 位标识符， 后者有 ,% 位标识符。在闪光焊设备控制系统中， 由于节点 比较少， 采用标准帧即可以满足系统设计要求， 而且 还可以提高数据传输速度。 !" #$ 报文通信协议 报文采用 “ 命令码 ; 报文接收地址 ; 报文源地 址 ; 数据字节” 的格式。命令码 （ 用来表述报文的 功能） 采用标识符 <1: ). $ <1: % 、 <1: + 三位， 报文接 报文 收地址采用标识符 <1: & $ <1: ( $ <1: - 三位， 源地址采用标识符 <1: ! $ <1: * $ <1: , 三位。其 中只有报文接收地址参与滤波。数据字节为系统参
［ !］ 数 。标 识 符 分 配 如 表 ) 所 示， 命令码功能如
表 , 所示， 地址分配如表 * 所示。
表 #$ 节点标识符分配 %&’() #$ *+,) -,)./-0-)1 ,-2/1-’3/-+.
<1: ). <1: % ’ <1: + 命令码 <1: & <1: (’ <1: 报文接收地址 <1: ! <1: *’ <1: , 报文源地址 <1: ) <1: . 未定义
性， 把控制 +,( 的高压电路与其它电路分开而作为 单个节点； 输入$ 显示电路和复位开关作为一个节 点； 其余部分作为一个节点。闪光焊设备控制系统 硬件电路如图 ? 所示。
图 $% 系统硬件电路图 &’() $% *+,-./ 0123412. 5’256’- 3’1(21/
# # A&H,"E? 是 AIJ9JK= 公司生产的 & 位高性能微 控制器， 具 有 片 内 ,)* 控 制 器 。 它 从 F,+ C " ? 单
收稿日期： !%%B C ?% C %& 万方数据
片机家族派生而来， 采用 &%,"? 指令集并成功地包 括 了 该 公 司 +L)?%%%,)* 控 制 器 的 AM9J,)* 功
［ B］ 能 。 &!,!"% 是 AIJ9JK= 公 司 推 出 的 高 速 ,)* 收 发
第! 期
张其东， 等： 基于 "#$ 总线的闪光焊设备控制系统的设计
).. = ))) —
送 ,!"., 中的系统参数。根据接收到的报文， 决定 显示系统参数或自我复位。用户按下复位开关 （复 位中断） ， 节点 ) 将发送报文 #： ........) ， 复位节 点 , 和节点 * ， 再自我复位。通过输入电路 （ 输入中 断） ， 用户可以修改显示系统参数， 再发送报文 " ： ..).)...) ; 数据字节 （ 系统参数） ， 把系统参数保 存到 ,!"., 中。其流程图如图 , 所示。
节点 & 主要用来控制 ’()。它根据接收到的报 文， 决定启动还是停止 ’() 工作或自我复位。如果 收到启动命令， 将根据接收到的报文的数据字节， 来 控制 ’() 的导通角， 从而有效地控制焊接时产生的 热量。其流程图如图 * 所示。
作者简介：张其东，男，.!J" 年 .. 月出生，硕士研究生。主要
［.］ # 6789:;<= >;?<@ABC (+, 5D5E@1 @AFGA@@<GAF 9<71 E:@7<D E7 4<;HEGI H;8 ;448GH;EG7A ［ 2］ C ’4<GAF@<， .!!JC ［$］ # 赵熹华C 焊接方法与机电一体化 ［ 2］ C 北京：机械工业出版 社， $//.C ［&］ # 饶 运 涛， 邹 继 军， 郑 勇 芸C 现 场 总 线 (+, 原 理 与 应 用 技 术 ［ 2］ C 北京：北京航空航天大学出版社， $//&C ［*］ # 邬宽明C 现场总线技术应用选编 （ 上） ［ 2］ C 北京：北京航空 航天大学出版社， $//&C
图 4" 节点 ! 流程图 $%&’ 4" ()*+ ! ,-)./0123
研究方向为 (+, 总线技术及其应用， 发表论文 . 篇。
561%-：?BK=$//.L .M&C H71
万方数据
# # # # # # # # （ 华南理工大学 自动化学院，广州# "?%@$% ）
摘# 要：介绍了基于控制器局域网 （ ,)*） 总线的闪光焊设备控制系统的硬件和软件设 计。在系统软件设计中， 定义了 ,)* 总线应用层协议， 并详细地论述了如何利用 ,)* 总线的技术优势去协调各个节点的工作， 从而使闪光焊设备成为一个真正的分布式控 制系统。 关键词：分布式控制系统；控制器局域网总线；闪光焊设备 中图分类号：’ABB@# # 文献标识码：)# # 文章编号： %!"B C B@%D （ !%%$ ） %$ C E@ C %B
表 !$ 命令码功能 %&’() !$ 41,)1-.5 6+,) 03.6/-+.
’ ’ 命令码 节点’ ’ 节点 ) 节点 , 节点 * ... 自我复位 自我复位 自我复位 ..) 显示参数 保存参数 启动 >"? .). — 发送参数 停止 >"? .)) = ))) — — —
并控 制 其 导 通 角。 最 后 节 点 , 发 送 报 文 A： .)..)).). ， 要求节点 * 停止 >"? 工作。节点 , 根据 接收到的报文， 将发送报文 B： .).CCC.). ; 数据字 节 （ 系统参数） ， CCC 取决于接收到的报文， 例如， 节 点 , 接收到报文 2 后， 即知该报文来源于节点 ) ， 于 是 CCC D ..) ， 节点 , 发送报文 B： ..)..).). 数据节 点， 节点 ) 接收到报文 B 后将显示系统参数。其流 程图如图 * 所示。
&# 结# # 论
闪光焊设备采用 (+, 总线后成为一个分布式 控制系统， 因此可以利用分布式系统的优势， 提高系 统的性能。 (+, 总线具备复杂的错误检测和恢复
图 !" 节点 # 流程图 $%&’ !" ()*+ # ,-)./0123
能力， 采用 .% 位循环冗余码校验和应答校验， 因而 系统数据通信的可靠性相当高。在闪光焊设备控制 系统中， 由于传输距离小于 */ 1， 所以通信速率最 高可设置为 . 2345， 因此系统的实时性相当强。基 于 (+, 总线的灵活性和扩展性， 直接增加节点即可 实现对系统的升级 （ 如焊接机器人系统） 。对于更 为复杂的焊机 （ 如数控焊机） ， 采用 (+, 总线后， 在 硬件上将多几个节点， 每个节点所完成的任务多一 些； 在软件上， 网络通信量将大一些。而且越是复杂 的系统， 更能利用 (+, 总线的优势， 以建立分布式 控制系统， 提高系统的性能 作者设计的基于 (+, 总线的闪光焊设备控制 系统， 在抗干扰和焊接精度方面都完全超过了设计 要求。产品投入市场的一年来， 受到客户一致好评。 参考文献：
第 !" 卷# 第 $ 期 ! % % $ 年 & 月
焊
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’()*+),’-.*+ ./ ’01 ,0-*) 2134-*5 -*+’-’6’-.*
789: !"# # *8: $ );<;=># # !%%$
基于 !"# 总线的闪光焊设备控制系统的设计
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张其东， # 叶浩峰， # 胥布工
表 7$ 节点地址分配 %&’() 7$ *+,) &,,1)22 ,-2/1-’3/-+.
地址码 节点 ... 广播 地址 ..) 节点 ) 地址 .). 节点 , 地址 .)) 节点 * 地址
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