基于CAN-Ethernet网关的无轴凹印机监控系统

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随着计算机技术、工业以太网技术和现场总线技术等的快速发展,无轴传动技术引入套色印刷行业,并快速成为现代印刷机的主流驱动方式。本文以无轴凹版印刷机的套色监控系统为课题,设计了一种新型的CAN-Ethernet网关,提出了以F28335DSP芯片为核心,外扩DM9000A网卡芯片以及CAN收发控制器的硬件设计方案。通过采用分布式控制方案,利用CAN总线将每个套色机组单元的参数实时传送至通讯网关;然后由网关实现CANopen协议数据帧与Modbus/TCP协议数据帧之间的转换,最终参数经由以太网传送到主监控人机界面(HMI)。从而,实现了套色单元控制盒与监控人机之间的通讯,方便了用户对印刷现场进行远程调试和实时监控。与传统的实现方案相比,该方案提高了印刷速度和套准精度,并且简化了系统结构,便于组装维护,极大地节省了生产成本。本文首先简要概述了无轴凹版印刷机的相关技术背景以及套印原理和特点;其次介绍了套色监控系统的总体设计方案,并详细阐述了通讯网关的硬件设计方案;再次在分析了F28335DSP中XINTF模块和CAN模块的基础上,开发了底层网卡驱动和CAN驱动;然后,针对网络通讯部分选择uIP协议栈进行了移植和优化,并在其应用层嵌入Modbus数据帧,简单可靠地实现了Modbus/TCP协议;接着,针对CAN通讯部分参照CANopen协议标准并结合实际需求,开发了简洁高效的CANopen协议,并实现了主站的实时调度;最后对网关的各个模块进行整合以实现CAN总线与以太网之间的无缝对接,并在套色监控系统平台上对通讯网关的各项功能进行了测试和优化。测试结果显示,该通讯网关的各项功能均能正常运转,满足了套色系统对可靠性和实时性的需求,并很好地替代了传统的工控机实现方案。
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