基于現(xiàn)場總線技術(shù)的刺繡機控制系統(tǒng)

    主筆人：楊德祥（高級工程師，上海?？档弥悄芗夹g(shù)有限公司經(jīng)理兼首席設(shè)計師。主要研究方向為數(shù)字控制系統(tǒng)及串行互聯(lián)技術(shù)等）等。

    目前的刺繡機控制系統(tǒng)，核心控制單元與其它各單元間采取上下直接互聯(lián)。隨著各種功能機構(gòu)的不斷增加，原有的控制系統(tǒng)就會存在一系列不可避免的缺點：布線結(jié)構(gòu)龐雜，刺繡機控制系統(tǒng)各單元之間存在多達(dá)10條導(dǎo)線構(gòu)成的各種線束，布線結(jié)構(gòu)龐雜并且缺乏同樣的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范；維護(hù)性差，可靠性不易保證，大量線纜、連接接觸對、隔離器等，對于工業(yè)環(huán)境下的長期安全可靠運行提出挑戰(zhàn)，容易導(dǎo)致故障的發(fā)生；標(biāo)準(zhǔn)化程度低，可集成性弱，系統(tǒng)不開放，專業(yè)性不強。

    楊德祥等提出了引入現(xiàn)場總線技術(shù)的觀點。基本思路為：刺繡機控制系統(tǒng)各功能單元模塊，架構(gòu)于通過現(xiàn)場總線進(jìn)行信息交互、數(shù)據(jù)存取、操作控制指令發(fā)受，實現(xiàn)系統(tǒng)互聯(lián)方面的智能化。

    CAN是當(dāng)今應(yīng)用最廣泛、各類資源最豐富的現(xiàn)場總線之一。楊德祥等認(rèn)為，CAN通訊介質(zhì)在刺繡機可采用成本低廉的普通雙絞線。其特點概括如下：第一，CAN為多主通信方式，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點不分主從，可任意時刻主動向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點發(fā)送信息，刺繡機控制系統(tǒng)利用這一點，可方便構(gòu)成多機備份系統(tǒng)，或?qū)崿F(xiàn)多頭異步操作等復(fù)雜的系統(tǒng)控制模式；第二，CAN節(jié)點信息分不同的優(yōu)先級，用以滿足不同的實時要求，可以滿足刺繡機控制實時性方面的需求；第三，CAN采用非破壞性基于優(yōu)先權(quán)總線仲裁技術(shù)，即便網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很多也不致癱瘓；第四，CAN通過幀濾波可實現(xiàn)點對點、一點對多點及全局廣播等多種模式傳輸接受數(shù)據(jù)，無需專門“調(diào)度”；第五，CAN采用NRZ編碼，數(shù)據(jù)鏈路層采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時間短，受干擾概率低，此外CAN的每幀信息都有CRC校驗等檢錯手段，數(shù)據(jù)出錯率極低；第六，CAN節(jié)點發(fā)送期間若丟失仲裁或因出錯而遭破壞的幀可自動重發(fā)。

    楊德祥等認(rèn)為，刺繡機應(yīng)用總線的潛在動因是，刺繡機控制系統(tǒng)綜合性能提高及標(biāo)準(zhǔn)化趨勢；而基于網(wǎng)絡(luò)通信-串行互聯(lián)和實時多任務(wù)操作系統(tǒng)的并行處理技術(shù)，32位及更高性能處理器的應(yīng)用，是高屋建瓴、促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步、提高產(chǎn)業(yè)水準(zhǔn)的一條很好的可行途徑。

    目前，部分新型刺繡機控制系統(tǒng)已開始應(yīng)用現(xiàn)場總線技術(shù)。