1.引言

在混凝土攪拌站的混凝土生產過程中，物料稱重、配料控製是影響商品混凝土質量的重要因素。混凝土生產中需要水泥、大石、中石、小石、沙、水、添加劑等多種配料, 目前，混凝土攪拌站配料控製一般使用分布式控製係統，一套傳統的典型的攪拌站 分 布 式 控 製 係 統 ，它包括多個稱重顯示控製終端。稱重顯示控製終端功能主要采集相應料鬥傳感器信號，換算成重量，同時根據混凝土的配方進行配料的過程控製[1] 。這種顯示控製和傳感器信息采集一體化的稱重顯示控製終端在遠距離模擬信號的傳輸中，外部幹擾的串入以及傳輸過程中信號的衰減都直接影響到檢測和控製的精度。同時由於采用串口和上位的工控機進行通信，對工控機串口的數量要求苛刻，係統布線複雜，不便於安裝和維護，當物料種類增加時往往難以靈活配置。

C A N 總 線 技 術 是 國 際 上 前 沿的現場總線技術，它布線簡單，隻需兩根雙絞線就可連接多個傳輸節點，節點增刪靈活，傳輸距離長，抗幹擾能力強，在工業現場運用極其廣泛^[2] 。

 其 布 線 大為簡化，隻需要一根四芯C A N總線電纜就可實現顯示控製模塊，傳感器數據采集模塊以及工控機之間的相互通信。同時由於C A N總線采用了數字傳輸方式也解決了攪拌站控製係統中模擬信號遠距離傳輸幹擾串入和信號衰減問題。

2.稱重儀表硬件構成

該型稱重顯示控製器由顯示控 製 模 塊 和 傳 感 器 數 據 采 集 模塊組成，模塊之間由C A N總線連接。傳感器數據采集模塊不斷地采集傳感器模擬電壓信號，通過內部放大、A/D轉換變成數字信號，並將數字信號經過通信子模塊 傳 到 C A N 總 線 上 去 ， 供 C A N 總線上的對應的顯示控製模塊接收處理，完成稱重顯示控製器主要功能，滿足攪拌站稱量係統的需要。

2.1 基於CAN接口的傳感器數據采集模塊原理

傳感器數據采集模塊由信號采集處理子模塊、通信子模塊和電源電路組成。

信號采集處理部分采用某公司的MSC1210單片機，MSC1210集 成 一 個 增 強 型 的 8 0 5 1 內 核 、具 有 可 編 程 增 益 ( 1 - 1 2 8 倍 ) 放大 器 、8 路 2 4 位 高 精 度 Σ - Δ摸數轉換器(A/D)，可以容易地實現 單 片 式 低 噪 聲 高 精 度 數 據 采集 係 統 。 同 時 還 具 有 溫 度 傳 感器、32K FLASH存儲器、1.2KB的SRAM、32位累加器，可串行或並行編程,達10萬次擦除/寫操作，工作電壓2.7--5.25V，溫度範圍-40 -- +85℃^[3] 。

通信子模塊由某公司的獨立CAN總線控製器SJA1000、高速光隔離收發器6N137和CAN收發器A82C250組成。電源部分主要由TVS、LM2956和DC-DC模塊設計而成。LM2956是 一 款 性 能 優 越 的 低 壓 差 穩 壓器，可以使係統的以較低的功耗工作，具有輸入電壓反接保護，使係統在不同的工作環境下更安全可靠，輸出電壓作為供電電源同時也作為AD轉換的基準電壓，無需精確穩定的基準電壓源即可實現精確的測量，降低了對供電電源和基準電壓源的要求，簡化了 電 路 ， 同時 也 有 效 的 降 低 了成本。 DC-DC模塊給光耦6N137右邊模擬電路供電，采用不同的電源供電，光耦6N137兩邊電路才完全隔離，提高了模塊的穩定性。電路中各器件的電源輸入端接有去耦電容，增強係統的抗幹擾能力。

2.2 顯示控製模塊原理

顯示控製模塊由信息處理子模 塊 、 通 信 子 模 塊 、 顯 示 子 模塊、鍵盤電路和電源電路組成。

顯 示 控 製 模 塊 通 過 C A N 總 線接收傳感器數據采集模塊發送的信息，轉換成重量值，經過主程序的處理，顯示重量並發送相應的控製信息。

信號處理部分采用某公司的C8051F040單片機，它是集成在一塊芯片上的混合信號係統級單片機，25MIPS高速流水線式CIP-51控製器內核，JTAG調試接口，64KB的可編程FLASH存儲器，RAM可存儲4352(4096+256)字節，64個I/O端口管腳，同時有一個CAN2.0B 集成控製器，可在工業溫度範圍-45-+85℃內采用2.7伏到3.6V的工作電壓 ^[4] 。

顯 示 電 路 采 用 H D 7 2 7 9 驅 動LED。該芯片具有串行接口,可以同 時 驅 動 8 位 共 陰 極 數 碼 管 和 連接64鍵的鍵盤矩陣,單片即可以完成數碼顯示和鍵盤接口的全部功能,而且該芯片自帶R C振蕩電路,無需外接時鍾,與單片機的接口電路簡單,隻需四條I/O線。

通 信 部 分 選 用 高 速 光 隔 離收 發 器 6 N 1 3 7 和 C A N 控 製 收 發 器A82C250

電源設計與數據采集模塊相似。

3.軟件體係

軟件由數據采集程序和顯示控製程序兩部分組成，分別安裝在傳感器數據采集模塊和顯示控製模塊內。

(1)數據采集程序包括A/D轉換中斷子程序、數據處理子程序、發送數據子程序和接收處理子程序;

( 2 ) 顯 示 控 製 程 序 包 括 初 始化 子 程 序 、 開 機 自 動 置 零 子 程序、菜單子程序、零點跟蹤子程序、自動配料子程序、手動配料子程序和通信子程序，各程序互相配合實現攪拌站控製的主要功能。

(3)CAN通訊協議說明

係統CANBUS網絡結構如下:

其中，PC為上位監控機、C1…C32為顯示控製模塊、S1…S32為傳感器數據采集模塊、MC為手持監控器(可選)。

下麵以顯示控製器節點CYY(YY:控製器節點編號1<=YY<=32)為例說明CANBUS的ID分配，PC(MC)和傳感器數據采集模塊節點SYY的ID分配原理和CYY是一樣的，通過ID的互相匹配，就可以實現各個節點之間的相互通迅，傳輸不同的數據和命令。

●　 0x00(廣播ID):用於接收係統同步控製和緊急控製命令;

●　 0xYY:接收數據幀，用於PC參數設置、配方設置、參數查詢;

● 　 0 x Y Y ＋ 0 x 2 0 : 接 收 數 據幀，接收SYY反饋的傳感器信息;

● 　 0 x Y Y ＋ 0 x 4 0 : 發 送 數 據幀，向PC發送參數、配方數據;

● 　 0 x Y Y ＋ 0 x 6 0 : 發 送 數 據幀，向PC發送係統狀態、任務進程數據;

●　 0x100+0xYY <<4(即0xYY左 移 4 位 再 加 0 x 1 0 0 ) : 發 送 數 據幀 ， 用 於 向 S Y Y 傳 送 傳 感 器 參數。

4.結束語

將 C A N 現 場 總 線 引 入 攪 拌 站稱重儀表，在滿足攪拌站稱重係統要求的同時，與傳統攪拌站稱重儀表相比具有布線簡單，現場組網方便靈活，信號傳輸可靠等優點。該型稱重儀表已取得國家的技術專利，並批量應用於三一的混凝土攪拌站，具有廣闊的市場前景。

參考文獻:

[1]趙元黎,楊雷,鄭國恒.基於現場總線的微機控製混凝土配料[J],水利電力機械,2002年12月第24卷第6期.

[2]饒運濤,鄒繼軍,鄭勇芸.現場總線CAN原理與應用技術[M],北京:北京航空航天大學出版社,2003.

[3]MSC120 Datasheet,Texas Instrument,www.ti.com,2006.

[4]C8051F040 Datasheet,ETC,www.etc.com,2004.

 

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