在現代化生產中，機電設備的狀態監測和故障診斷技術越來越受到重視，但現有的生產過程監測系統網絡開放性不強、在遠程監測和診斷方面存在許多不足。為了保證設備安全、穩定及協調的運行，需要對多數關鍵設備進行遠程實時監測、集中控制及管理。
CAN
總線是一種先進的串行總線通信技術，具有多主、高可靠性及實時性等優點。通過現場總線系統能將各網絡節點采集的信號實時傳輸到監測控制中心，由監測控制中心實現對設備的遠程監控與管理。
1系統的組成及功能
系統采用多功能轉子試驗臺為研究試驗對象，整個系統由現場實時數據采集系統、現場總線網絡通信系統及上位機分析與診斷系統(管理信息系統)三大部分組成。根據現場實際情況，設置相應數量的網絡數據采集器，對設備的主要工藝參數(如振動、溫度、電流、電壓等信號)進行在線實時采集，將采集獲得的數據通過現場總線系統實時傳送給上位分析與診斷系統，由上位機分析與診斷系統實現對各項工藝參數的分析與處理。
每個網絡數據采集器，可同時完成不同設備、不同信號的在線實時采集，并通過CAN總線通信卡與上位機相聯完成數據的傳輸。上位機主要完成數據處理、實時監測、信息管理和存儲及遠程診斷。另外，上位機都配有網卡，通過集線器(Hub)組成局域網實現上位機之間的數據共享，便于對設備實現集中監測及協同管理。系統框架圖如圖1所示。
圖1系統框架圖
2 CAN總線及在系統中的應用
2．1 CAN總線的特點
CAN總線是一種架構開放、廣播式的新一代網絡通信協議，稱為控制器局域網現場總線，它具有以下特點：
(1)CAN總線插卡可以任意插在PC、AT、XT兼容機上，能夠方便地構成分布式監控系統。
(2)CAN總線可以多主方式工作，網絡上任意一個節點均可以在任意時刻主動向網絡上其他節點發送信息，而不分主從，通信靈活。
(3)CAN采用點對點、一點對多點及全局廣播等集中方式傳送和接收數據。
(4)CAN的直接通信距蒜最遠可達10kn/(5Kbit／s)，通信速率最高可達1Mbit/s(／40m)，理論節點數值為2000個，實際可達110個，傳輸介質為雙絞線、同軸電纜或光纖。
(5)CAN采用非破壞性總線優先仲裁技術，當兩個節點同時向網絡上發送信息時，優先級低的節點主動停止發送數據，而優先級高的節點可不受影響地繼續發送信息，按節點類型分成不同的優先級，可以滿足不同的實時要求。
總之，作為工業現場控制的網絡系統，CAN總線在可靠性和實時性方面有很多的獨到特點，接口簡單，安裝方便，系統成本低，抗干擾能力強，適合于系統分布比較分散且環境比較惡劣的工業現場。
2．2 CAN總線技術在系統中的應用
系統采用具有CAN總線通信功能的通信卡實現采集數據的網絡通信控制。該CAN通信卡采用北京三興達公司的單路CAN非智能usB成品通信卡。該通信卡的CAN總線數據收發由CAN控制器和CAN收發器完成，主機通過USB接口控制電路來訪問CAN控制器，最終完成數據通信。其提供了Windows和DOS下的驅動程序，CAN總線接口為DB9針式插座，符合CIA標準，通信穩定可靠，適合用來完成系統上位機和數據采集器之間的CAN通信功能。為減少反射，增加系統的可靠性，在CAN總線的兩端需要安裝終端匹配電阻，如圖2所示。終端匹配電阻的值應該等于傳輸電纜的特性阻抗，雙絞線的特性阻抗為120Ω。
圖2 CAN總線的拓撲結構
網絡通信系統的主要功能包括：
(1)監控機將當前的監控配置參數通過CAN總線通信轉換卡轉換為CAN總線信號傳送給網絡數據采集器；
(2)監控機接收數據采集器發送來的實時數據；
(3)當監測的工藝參數超過預警及報警限值時，將報警原因、設備編號、運行時間等報警信息自動優先發送給監控機；
(4)監控機優先接收報警信息；
(5)監控機向網絡數據采集器發送進行參數設定的命令；
(6)監控機接收網絡數據采集器返回的應答信號。
基于CAN技術規范和通信規約設置CAN網絡協議并通過Vc++6．0編制多個通信子函數來實現上述功能。在試驗過程中，分別對不同的CAN總線通信波特率進行了測試，結果表明：在波特率為125Kbit/s時，通信可靠，上述各方面的功能實現良好，并且在該通信波特率下，CAN總線的最大傳輸距離約為500m，基本可以滿足制造企業車間內設備的監測與控制。
3數據采集系統
數據采集系統是多功能轉子試驗平臺網絡測控的重要組成部分。它完成信號采集和實時數據的提取，給信號分析、處理，及故障診斷提供基礎。振動信號通過傳感器及導線與網絡數據采集器的電荷端或電壓端(如果采用電壓輸出的傳感器)相連。該網絡數據采集器，在實現在線式狀態監測方面有很多優點，其主要特點如下：
(1)振動加速度、速度、位移、包絡一次測量。
(2)8×2路同步測量，可接ICP加速度、電渦流位移或電磁式速度傳感器。
(3)14位A／D采樣，80DB動態范圍。
(4)采用CAN總線傳輸，傳輸速率可達125Kbit/s(50m)，可靠性高，通信波特率可由用戶選擇。
(5)提供四路速度測量信道，也可用作外觸發信號的輸入。
(6)可在計算機上發出聲光報警。原理圖如圖3所示。
圖3 網絡數據采集器原理圖
4 信息管理系統
為了增加系統的可靠性，上位機信息管理系統可由多臺微機組成，在每臺微機上配有CAN通信卡和網卡，通過集線器和CAN總線可以組成局域網，實現上位機之間的數據共享，在數據量不大的情況下，上位機可由1臺微機組成，對現場設備進行實時協同監控，并對采集的多通道數據進行及時分析。在上位機信息管理系統中，編制了數據采集程序并利用標準工業組態王軟件對現場進行狀況進行監測。通過網絡數據采集程序設置各通道的參數，按要求定時接受各網采發送的振值或轉速信息，也可對數據進行存儲、查詢和刪除；并通過DDE動態地將采得的數據傳送給編寫好的
組態軟件工程；運行完網采程序，然后運行組態王軟件，這樣組態王軟件就和服務程序建立連接，顯示運行畫面，畫面中各變量將根據上傳的數據自動更新，即可達到遠程實時監控的目的。圖4是采用加
速度傳感器對設備進行監測時的數據采集試驗結果，通過菜單可以切換不同的界面，很方便的實現各種功能。
5 結束語
基于CAN總線的遠程監控系統，在多功能轉子試驗臺上實驗效果顯著。系統實時性強，可靠性高，結構簡單，在實際應用中達到了設計要求，可切實地解決生產線產品的網絡實時監測，同時為制造企業的生產線網絡協同監控提供了理論和實踐基礎。該系統可廣泛應用于實時數據采集、振動分析、遠程故障診斷等諸多領域。(e
