CN203982169U - 基于can总线的扬声器自动化生产线管理系统 - Google Patents

基于can总线的扬声器自动化生产线管理系统 Download PDF

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凌启东
朱涛
高媛
王鸿磊
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Abstract

本实用新型公开了一种基于CAN总线的扬声器自动化生产线管理系统，涉及扬声器自动化生产线控制领域。本实用新型包括N个现场子节点，设置在现场用于定位信息、压力信息、CCD图像信息、温湿度信息、开关信息、胶水流量信息、速度信息、电压电流信息的采集，并将相应的数据通过CAN总线实时传输给用于数据处理和监测的嵌入式主节点，嵌入式主节点采用双机冗余设计，通过以太网口连接总控制平台，同时通过GPRS无线通信与移动控制平台进行通信。本实用新型稳定性、可靠性、可裁剪性、实时性都有了很大的提高，能够满足扬声器生产现场的控制需要。

Description

基于CAN总线的扬声器自动化生产线管理系统
技术领域
本实用新型涉及扬声器自动化生产线控制领域，具体是一种基于CAN总线的扬声器自动化生产线管理系统。
背景技术
扬声器装配系统包括零部件定向排列—输送—擒纵机构、抓取—移位—放置机构、装配工作机构、工件的取出机构、质量的检测机构。如何对生产过程进行有效、实时地控制，最大程度地自实现动化水平是当前扬声器装配生产线自动化发展的急需解决的问题。
自动化生产现场包括定位信息、压力信息、CCD图像信息、温湿度信息、开关信息、胶水流量信息、速度信息、电压电流等信息的采集，另外还要控制电机和气缸的稳定运行，对当前工作状况和历史信息的分析，传统的控制体系越来越无法满足系统复杂度加深和扩容的需要，不能对现场进行有效的实时控制。
CAN总线是一种高性能、高可靠性、易开发和低成本的串行通信总线，由德国BOSCH公司在1986年为汽车检测和控制而设计的，因为其的独特的优点，越来越受到人们的重视，已经被广泛应用于工业自动化、多种控制设备、交通工具、医疗仪器以及建筑、矿井、环境控制等众多领域。
现有的IP网络、移动网络已经成熟稳定，GPRS是在 GSM全球移动通信网络之上发展起来的一种新的承载业务，为用户提供高速的分组数据业务的一种的网络，IP网络、移动网络可以应用到工业生产管理中。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种基于CAN总线的扬声器自动化生产线管理系统，对扬声器装配生产自动化现场实现有效的实时控制与管理。
本实用新型所采取的技术方案是：一种基于CAN总线的扬声器自动化生产线管理系统，包括N个现场子节点，所述的现场子节点设置在扬声器自动化生产线用于定位信息、压力信息、CCD图像信息、温湿度信息、开关信息、胶水流量信息、速度信息、电压电流等信息的采集，并将相应的数据信息通过CAN总线实时传输给用于数据处理和监测的嵌入式主节点，所述的嵌入式主节点采用双机冗余设计，所述的嵌入式主节点通过以太网口连接总控制平台，同时通过GPRS无线通信与移动控制平台进行通信。
本实用新型的有益效果：CAN总线实现了嵌入式主节点与监控现场子节点的稳定通信，通过以太网口将主节点采集到的现场信息及时反馈到总控制平台，移动控制平台提供了一种实时可移动控制方案，这种融合通信方式极大地保证了自动化生产系统的可靠性。
附图说明
图1是本实用新型的系统结构图；
图2是嵌入式主节点系统结构图；
图3 是现场子节点系统结构图；
图4 是CAN总线驱动电路图；
图5 是GPRS电路图。
具体实施方式
以下是本实用新型的一个具体实施例，现结合附图对本实用新型做进一步说明。
如图1所示，一种基于CAN总线的扬声器自动化生产线管理系统包括N个现场子节点，所述的现场子节点设置在扬声器自动化生产线用于定位信息、压力信息、CCD图像信息、温湿度信息、开关信息、胶水流量信息、速度信息、电压电流等信息的采集，并将相应的数据信息通过CAN总线实时传输给用于数据处理和监测的嵌入式主节点。所述的嵌入式主节点采用双机冗余设计，通过以太网口连接总控制平台，同时通过GPRS无线通信与移动控制平台进行通信。
如图2所示，嵌入式主节点包括自带CAN控制器的微处理器，微处理器分别连接有GPRS电路、以太网接口电路、CAN收发电路、键盘电路、显示电路、报警电路、晶振和复位电路，所述的微处理器采STM32微处理器，显示电路采用LCD显示电路，报警电路采用声光报警电路。
其中，以基于ARM Cotex-M3核的32位处理器STM32F207VE为示例，芯片携带有1路10/100M以太网接口，2路CAN通道，6个UART接口；还含有ADC、DAC、USB、PWM等外设资源，可以稳定地进行TCP/IP和CAN总线通信，同时也能保证嵌入式操作系统μCOS-III的运行。
GPRS电路采用SIEMENS公司于2012年推出的SIM900D芯片，工作频率为GSM/GPRS 850/900/1800/1900MHz，可以低功耗实现语音、SMS、数据和传真信息的传输。GPRS电路如图5所示，主要包括开关机电路、网络监测电路、SIM卡电路、天线电路、串口电路、电源电路等。SIM900D通过串口电路从STM32接收待发送信息，通过ANT口的天线电路发送至GSM网络。SIM900D的开关机可以通过按键或者STM32的PD0引脚来控制，保持PWRKEY超过1S的低电平。网络状态指示电路根据LED灯的闪烁情况指示网络状况：LED灭，SIM900D不运行；64ms亮，800ms灭，SIM900D注册不成功；64ms亮，3000ms灭，注册成功；64ms亮，300ms灭，GPRS连接正常，可进行通信。SIM900D自动检测并适应支持1.8V或3.0V SIM卡，22Ω电阻串联于SIM900D与SIM卡的IO连线上，以匹配阻抗，SMF05C用于防止静电损害。天线电路采用高质量的偏角SMA母座，用于连接外部天线，布线时需要尽可能的减少射频连接线上的损耗，射频出口阻抗满足50Ω，结合实际主板中的走线阻抗，设计中预留π型电路，用0欧电阻和电容NC代替，方便以后的阻抗值调整。SIM900D中的串口与STM32中的串口相连，接受需要发送的信息，SIM900D模块的串口自适应波特率的范围是1200bps~57600bps，由STM32发送“AT”并收到“OK”后可确认波特率已经同步。
为了与实现与主控制平台通信，在主节点系统中设计了以太网接口电路，STM32F207VE内部集成了专用DMA的MAC模块，只需要增加PHY物理层芯片就可以连接TCP/IP网络，提供MIII或者RMIII两种接口方式，本系统中选择了一款功能强、体积小、功耗低的以太网控制芯片DP83848，采用RMIII接口方式，简化了硬件的电路设计。
如图3所示，现场子节点包括自带CAN控制器的微处理器，微处理器器分别连接有CAN收发电路、信息采集电路、显示电路、执行机构、晶振和复位电路，所述的微处理器采用单片机C8051F041。信息采集电路的作用是在扬声器自动化生产线用于定位信息、压力信息、CCD图像信息、温湿度信息、开关信息、胶水流量信息、速度信息、电压电流等信息的采集。对采集的信息采用分级管理机制，信息分为三级：I级、II级和III级，现场采集到的各种信息在采集时设置相应的等级，在传输和处理过程中保证了高优先级的重要信息的能实时安全传输，并及时处理。现场所有信息和处理结果都需要传递给控制平台进行备案保存，以便掌握现场的工作情况，为安全生产提供信息依据。对信息进行分级处理，各子节点具有较强的独立性，从而降低了系统的复杂性，提高了系统的开放性、可靠性、容错性。
在本设计中，嵌入式主节点与现场子节点的采用相同的驱动电路，驱动器选用广州致远公司的芯片CTM1050T。CAN总线驱动电路如图4所示，CTM1050T的收发引脚与CAN控制器的收发引脚直接相连，终端 RT1为120Ω，屏蔽电缆线的屏蔽线接FGND引脚，CGNND为收发器地，RC1及CR1为耐高压电阻、电容，具有滤波等作用。在控制系统中，用到了多种芯片，对电源的要求也不相同，GPRS电路供电电源为3.2~4.8V，在突发传输时，峰值电流可达2A，设计时选择MIC29302芯片，确保稳定供电，而STM32芯片的供电电源是2.0~3.6V，选择REG1117-3.3芯片进行转换，提供稳定的3.3V电源。
工作时，将子节点设置于扬声器自动化生产线用于定位信息、压力信息、CCD图像信息、温湿度信息、开关信息、胶水流量信息、速度信息、电压电流等信息的采集，对采集的信息采用分级管理机制，并将相应的数据信息实时传输给嵌入式主节点，同时接收并执行嵌入式主节点的控制命令。嵌入式主节点通过CAN总线对各个现场子节点进行信息交换，并通过以太网传递给控制平台，值班人员可以从控制平台详细了解各节点的信息，通过控制平台或者键盘给现场子节点发出控制命令。同时，通过GPRS电路与移动控制平台进行信息交互。嵌入式主节点之间采用双机冗余设计，主用嵌入式主节点与控制平台进行通信，两嵌入式主节点周期性进行一次握手，通过握手判断是否工作正常，异常时需要进行网络重构，启动备用嵌入式主节点的通信功能。

Claims (5)

1.一种基于CAN总线的扬声器自动化生产线管理系统，其特征在于，包括N个现场子节点，所述的现场子节点设置在现场用于定位信息、压力信息、CCD图像信息、温湿度信息、开关信息、胶水流量信息、速度信息、电压电流信息的采集，并将相应的数据信息通过CAN总线实时传输给用于数据处理和监测的嵌入式主节点，所述的嵌入式主节点采用双机冗余设计，所述的嵌入式主节点通过以太网口连接总控制平台，同时通过GPRS无线通信与移动控制平台进行通信。
2.根据权利要求1所述的基于CAN总线的扬声器自动化生产线管理系统，其特征在于，所述的嵌入式主节点包括自带CAN控制器的微处理器，微处理器分别连接有GPRS电路、以太网接口电路、CAN收发电路、键盘电路、显示电路、报警电路、晶振和复位电路。
3.根据权利要求2所述的基于CAN总线的扬声器自动化生产线管理系统，其特征在于，所述的微处理器采用STM32微处理器，显示电路采用LCD显示电路，报警电路采用声光报警电路。
4.根据权利要求1所述的基于CAN总线的扬声器自动化生产线管理系统，其特征在于，所述的现场子节点包括自带CAN控制器的微处理器，微处理器分别连接有CAN收发电路、信息采集电路、显示电路、执行机构、晶振和复位电路。
5.根据权利要求4所述的基于CAN总线的扬声器自动化生产线管理系统，其特征在于，所述的微处理器采用单片机C8051F041。
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