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自主開發(fā)的基于CAN現(xiàn)場總線的智能混凝土攪拌站稱重儀表由顯示控制模塊和傳感器數(shù)據(jù)采集模塊組成，模塊之間由CAN總線連接， 為增強CAN總線節(jié)點的抗干擾能力，CAN總線控制器ＳＪＡ１０００并不是直接和CAN收發(fā)器Ａ８２Ｃ２５０相連，而是通過高速光耦６Ｎ１３７ 后與之相連，使總線上各CAN節(jié)點間電氣隔離；同時，在電源部分采用了ＤＣ－ＤＣ模塊Ｂ０５０５ＬＳ給光耦６Ｎ１３７右邊模擬電路供電， 采用不同的電源供電，光耦６Ｎ１３７兩邊電路完全隔離，提高了模塊的穩(wěn)定性。新型稱重儀表的軟件包括數(shù)據(jù)采集程序和顯示控制程序兩部 分，分別安裝在傳感器數(shù)據(jù)采集模塊和顯示控制模塊內?；贑AN現(xiàn)場總線的智能混凝土攪拌站稱重儀表的準確度達到國家Ⅲ級標準，CAN通訊 波特率可達２５０ｋＢ／ｓ； 該新型儀表已取得了國家相關技術專利和器量型具批量生產許可證書，目前已經(jīng)批量應用于三一集團的混凝土攪 拌站。
在混凝土攪拌站的混凝土生產中需要水泥、大石、中石、小石、沙、水和添加劑等多種配料，物料稱重、水泥配料控制是影響商品混凝土質量的重要因素?；炷翑?拌站的配料控制一般使用分布式控制系統(tǒng)，它包括多個稱重顯示控制終端。稱重顯示控 制終端的功能主要是采集相應料斗傳感器信號，換算成重量， 同時根據(jù)混凝土的配方進行配料的過程控制［１］。這種顯示控制和傳感器信息 采集一體化的稱重顯示控制終端在遠距離模擬信號的傳輸中，外部干擾的串入以及傳輸過程中信號的衰減都會直接影響到檢測和控制的精度， 同時由于采用串口和上位的工控機進行通信， 對工控機串口的數(shù)量要求苛刻，系統(tǒng)布線復雜，不便于安裝和維護，當物料種類增加時往往難以 靈活配置。為采用了CAN總線的新型稱重顯示控制終端的攪拌站控制系統(tǒng)。ＣＡＮ總線技術是國際上前沿的現(xiàn)場總線技術，它布線簡單，只 需兩根雙絞線就可連接多個傳輸節(jié)點，節(jié)點增刪靈活，傳輸距離長，抗干擾能力強，在工業(yè)現(xiàn)場運用極其廣泛［２］。其布 線大為簡化，只需要一根４芯ＣＡＮ總線電纜就可實現(xiàn)顯示控制模塊， 傳感器數(shù)據(jù)采集模塊以及工控機之間的相互通信。同時由于CAN總線采 用了數(shù)字傳輸方式， 解決了攪拌站控制系統(tǒng)中模擬信號遠距離傳輸干擾串入和信號衰減問題。
１ 新型稱重儀表的硬件構成及工作原理
采用CAN總線的新型稱重顯示控制器由顯示控制模塊和傳感器數(shù)據(jù)采集模塊組成， 模塊之間由CAN總線連接。傳感器數(shù)據(jù)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(shù)字信號，并將數(shù)字信號經(jīng)過通信子模塊傳到CAN總線 上去， 供CAN總線上的對應的顯示控制模塊接收處理， 完成稱重顯示控制器主要功能，滿足攪拌站稱量系統(tǒng)的需要。
１．１ 基于CAN接口的傳感器數(shù)據(jù)采集模塊原理
傳感器數(shù)據(jù)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。信號采集處理采用ＴＩ公司的 ＭＳＣ１２１０ 單 片機，ＭＳＣ１２１０集成一個增強型的８０５１內核、具有可編程增益（ １￣１２８倍）放大器和８路２４位高精度Σ－Δ模數(shù) 轉換器（ Ａ／Ｄ），可以容易地實現(xiàn)單片式低噪聲高精度數(shù)據(jù)的采集。同時還具有溫度傳感器、３２ｋＢＦＬＡＳＨ存儲器、１．２ｋＢ的Ｓ ＲＡＭ和３２位累加器，可串行或并行編程，達１０萬次擦除／寫操作，工作電壓２．７￣５．２５Ｖ，工作溫度范圍 －４０￣＋８５℃。通 信子模塊由ＰＨＩＬＩＰＳ公司的獨立CAN總線控制器ＳＪＡ１０００、高速光隔離收發(fā)器６Ｎ１３７和ＣＡＮ收發(fā)器Ａ８２Ｃ２５０組成。Ｍ ＳＣ１２１０負責ＳＪＡ１０００的初始化，通過ＳＪＡ１０００實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等通信任務。為增強CAN總線節(jié)點的抗干擾能力，ＳＪ Ａ１０００并不是直接和Ａ８２Ｃ２５０相連， 而是通過高速光耦６Ｎ１３７后與之相連， 這樣就很好的實現(xiàn)了總線上各CAN節(jié)點間的電氣隔 離；同時，在電源部分采用了ＤＣ－ＤＣ模塊Ｂ０５０５ＬＳ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 邊電路完全隔離，提高了模塊的穩(wěn)定性。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(yōu)越的 低壓差穩(wěn)壓器，可以使系統(tǒng)以較低的功耗工作，具有輸入電壓反接保護，使系統(tǒng)在不同的工作環(huán)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(wěn)定的基準電壓源即可實現(xiàn)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。電路中各器件的電源輸入端接有去耦電容，增強系統(tǒng)的抗干擾能力。
１．２ 稱重顯示控制模塊原理
顯示控制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。顯示控制模塊通過CAN總線接收傳感 器數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送的信息，轉換成重量值，經(jīng)過主程序的處理，顯示重量并發(fā)送相應的控制信息。信號處理部分采用 Ｃｙｇｎａｌ公司的 Ｃ８０５１Ｆ０４０單片機， 它是集成在一塊芯片上的混合信號系統(tǒng)級單片機，２５ＭＩＰＳ高速流水線式ＣＩＰ－５１控制器內核，ＪＴＡ Ｇ調試接口，６４ｋＢ的可編程ＦＬＡＳＨ存儲器，ＲＡＭ可存儲４３５２（ ４０９６＋２５６） ｋＢ，６４個Ｉ／Ｏ端口管腳，同時有一 個ＣＡＮ２．０Ｂ集成控制器，可在工業(yè)溫度范圍－４５￣＋８５℃內采用２．７Ｖ到３．６Ｖ 的工作電壓。通信電路采用Ｃ８０５１Ｆ０４ ０上集成的CAN控制器， 高速光耦隔離６Ｎ１３７和CAN收發(fā)器Ａ８２Ｃ２５０組成，為了提高抗干擾能力，達到完全隔離的目的，在電源電路 部分也采用了ＤＣ－ＤＣ模塊來對光耦右邊的通信電路進行供電。顯示電路采用ＨＤ７２７９驅動ＬＥＤ。該芯片具有串行接口， 可以同時驅 動８位共陰極數(shù)碼管和連接６４鍵的鍵盤矩陣，單片即可以完成數(shù)碼顯示和鍵盤接口的全部功能，而且該芯片自帶ＲＣ振蕩電路，無需外接時 鐘，與單片機的接口電路簡單，只需４條Ｉ／Ｏ線。
２ 新型稱重儀表的軟件組成
新型稱重儀表的軟件包括數(shù)據(jù)采集程序和顯示控制程序兩部分， 分別安裝在傳感器數(shù)據(jù)采集模塊和顯示控制模塊內。
２．１ 數(shù)據(jù)采集
程序數(shù)據(jù)采集程序包括Ａ／Ｄ轉換中斷子程序、數(shù)據(jù)處理子程序、發(fā)送數(shù)據(jù)子程序和接收處理子程序。
２．２ 顯示控制程序
顯示控制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(xiàn)攪拌站控制的主要功能。
３CAN總線智能節(jié)點設計
新型稱重儀表的ＣＡＮＢＵＳ網(wǎng)絡結構，其中，ＰＣ為上位監(jiān)控機、Ｃ１—Ｃ３２為顯示控制模塊、Ｓ１—Ｓ３２為 傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、ＭＣ為手持監(jiān)控器（ 可選）。下面以顯示控制器節(jié)點ＣＹＹ（ＹＹ：控制器節(jié)點編號１≤ＹＹ≤３２）為例說明Ｃ ＡＮＢＵＳ的ＩＤ分配，ＰＣ（ ＭＣ） 和傳感器數(shù)據(jù)采集模塊節(jié)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(xiàn)各個節(jié)點之間的相互通迅， 傳輸不同的數(shù)據(jù)和命令。０ｘ００（ 廣播ＩＤ）：用于接收系統(tǒng)同步控制和緊急控制命令；０ｘＹＹ：接收 數(shù)據(jù)幀，用于ＰＣ參數(shù)設置、配方設置和參數(shù)查詢；０ｘＹＹ＋０ｘ２０：接收數(shù)據(jù)幀，接收ＳＹＹ反饋的傳感器信息；
０ｘＹＹ＋０ｘ４０：發(fā)送數(shù)據(jù)幀，向ＰＣ發(fā)送參數(shù)、配方應用與智能化數(shù)據(jù)；
０ｘＹＹ＋０ｘ６０：發(fā)送數(shù)據(jù)幀，向ＰＣ發(fā)送系統(tǒng)狀態(tài)、任務進程數(shù)據(jù)；
０ｘ１００＋０ｘＹＹ＜＜４（即 ０ｘＹＹ 左移 ４ 位再加０ｘ１００）：發(fā)送數(shù)據(jù)幀，用于向ＳＹＹ傳送傳感器參數(shù)。
４ 結束語 
將CAN現(xiàn)場總線引入攪拌站稱重儀表，在滿足攪拌站稱重系統(tǒng)要求的同時， 與傳統(tǒng)攪拌站稱重儀表相比具有布線簡單，現(xiàn)場組網(wǎng)方便靈活，信 號傳輸可靠等優(yōu)點。該新型稱重儀表已取得國家專利，并批量應用于三一的混凝土攪拌站， 具有廣闊的市場前景。所達到的具體技術指標為： 準確度 Ⅲ級，ｎ＝３０００輸入信號范圍 ０．１￣２５ｍＶ非線性≤０．０１％Ｆ．Ｓ傳感器供橋電源ＤＣ５Ｖ，３５０ｍＡ顯示雙排６ 位ＬＥＤ顯示分度值０．００５／０．０１／０．０２／０．０５／０．１／０．２／０．５／１／２／５／可選鍵盤 輕觸式ＰＶＣ開關，共 ４個功能鍵通訊接口 ＣＡＮ接口，波特率２５０ｋＢ／ｓ控制點輸出容量場效應管輸出 最大６０Ｖ，３Ａ使用電源 ＤＣ９￣３６Ｖ工作溫度 ０￣４０℃

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