一种基于CAN-Ethernet网关的无轴凹印机套色监控系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无轴凹印机套色监控系统，尤其涉及一种基于CAN-Ethernet网关的 无轴凹印机套色监控系统。
【背景技术】
[0002] 无轴凹印机套色监控系统的数据传输量并不大，但对于实时性和可靠性的要求相 对较高。其监控手段经历了从串口（如：232、485总线）到高速现场总线（如：CAN总线） 再到工业以太网的发展历程。串口通讯结构简单、易于开发，但通信速率较低无法满足监控 系统对实时性的需求。现场总线技术虽然在一定程度上能够满足实时性和可靠性的要求， 但通信距离有限，无法实现远程通信。传统无轴凹印机套色监控系统的实现方案是：以工控 机为上位机，套色单元控制盒作为下位机，二者之间采用主从结构的CAN总线通讯。由于工 控机采用DOS操作系统，在此基础上利用C语言开发图形监控界面则变得十分繁琐，并且程 序的兼容性低，不利于维护和升级。另外，工控机中的资源没有得到充分的利用，再加上其 组装和维护不够方便，实际上提高了生产成本。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种CAN-Ethernet通讯网关与工业现场常用 的人机触摸屏结合使用替代传统工控机的基于CAN-Ethernet网关的无轴凹印机套色监控 系统。
[0004] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于CAN-Ethernet网关的无轴 凹印机套色监控系统，包括监控人机、一个以上套色单元控制盒、经以太网与监控人机连接 并经CAN总线与各套色单元控制盒连接的CAN-Ethernet网关；所述监控人机通过以太网与 所述CAN-Ethernet网关连接；所述套色单元控制盒通过CAN总线与所述CAN-Ethernet网 关连接。
[0005] 所述CAN-Ethernet网关采用DSP+CPLD架构，包括DSP核心控制模块、实现DSP核 心控制模块与各外围器件时序配合的CPLD辅助控制模块、电源模块；所述DSP核心控制模 块经CAN通信模块与套色单元控制盒连接；所述DSP核心控制模块经网络通信模块与监控 人机连接。
[0006] 还包括与CPLD辅助控制模块相连接的码盘信号处理模块、数码管显示模块。
[0007] 还包括经电平转换模块与DSP核心控制模块、CPLD辅助控制模块连接的D/A转换 模块、I/O扩展模块。
[0008] 所述DSP核心控制模块包括DSP外围电路；所述DSP外围电路主控芯片为内部搭 载32位浮点运算单元、主频为150MHz的DSP芯片TMS320F28335 ;所述DSP芯片包含18个 PWM输出、3个32位CPU定时器、16通道12位ADC。
[0009] 所述DSP外围电路包括一复位电路；所述复位电路包括一用于控制DSP芯片内核 电压以保证DSP正常工作的TPS3808G19复位芯片。
[0010] 所述DSP外围电路包括一串行SPI存储电路；所述串行SPI存储电路包括一用于 保存重要参数以避免突然掉电导致参数丢失的非易失性铁电存储器FM25CL64B。
[0011] 所述网络通信模块包括网络通讯电路；所述网络通讯电路包括DM9000A网卡芯 片、网络变压器。
[0012] 所述CAN通讯模块包括CAN自动收发电路；所述CAN自动收发电路包括一兼容CAN 总线上电平、兼容DSP芯片内CAN模块收发引脚上电平的3. 3V收发控制器SN65HVD233。
[0013] 本发明的有益效果是：一方面，通讯网关结合了CAN总线和工业以太网各自的优 点，实现了套色单元控制盒与人机触摸屏之间的远程实时通讯，既兼顾了实时性和可靠性， 又方便实现远程监控，且便于在原有系统上进行升级，节省成本；另一方面，利用人机触摸 屏提供的组态软件，我们可以方便高效的根据系统实际需求设计监控界面。该方案使系统 的资源得到了充分利用，缩短了产品开发周期，降低了生产成本，提高了系统应用的灵活 性。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明的结构原理框图。
[0015] 图2为CAN-Ethernet网关的结构原理框图。
[0016] 图3为复位电路原理图。
[0017] 图4为晶振电路原理图。
[0018] 图5为JTAG电路原理图。
[0019] 图6为串行SPI存储电路原理图。
[0020] 图7为DM9000A芯片的原理框图。
[0021] 图8为网络通讯模块硬件结构原理图。
[0022] 图9为网卡外围电路原理图。
[0023] 图10为CAN自动收发电路原理图。
【具体实施方式】
[0024] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并 非用于限定本发明的范围。
[0025] 如图1所示，本发明采用分布式控制方案，每个套色机组单元有一个独立的套色 控制盒，作为套色系统的下位机，负责独立完成两个相邻机组的套印。而人机界面（HMI)作 为上位机，负责监控和显示各个下位机的运行状态。通讯网关起到桥接二者的作用，负责完 成CAN协议与以太网协议之间的转换，一方面将下位机传回的实时监控数据传回到主监控 人机，另一方面将上位机的操作指令传送到各个套色单元控制盒。同时，通讯网关通过实现 套色纠偏算法，统一管理所有套色单元控制盒误差的纠偏过程，协调控制各个套色单元控 制盒。以8色机组为例，整个监控系统主要由监控人机CAN-Ethernet网关、8个套色单元控 制盒等构成。
[0026] CAN-Ethernet网关的硬件架构如图2所示，系统由DSP控制模块、CPLD辅助控制 模块、CAN通信模块、网络通信模块、码盘信号处理模块、数码管显示模块、电源模块、电平转 换模块、D/A转换模块、I/O扩展模块等组成。
[0027]DSP外围电路主控芯片采用ΤΙ公司目前工业控制领域先进的32位浮点DSP芯片 TMS320F28335。该芯片内部搭载32位浮点运算单元，主频高达150MHz;支持256K字Flash 和34K字RAM的片上存储空间，6通道DMA控制器；集成了多种增强型的控制外设，包括18 个PWM输出，3个32位的CPU定时器，16通道12位ADC等。系统的DSP开发工具采用CCS3. 3 集成开发环境以及XDS510仿真器，在DSP平台上主要实现套色单元控制盒与监控人机之间 的数据通讯、主站实时调度以及套色纠偏算法等功能。
[0028] 复位电路采用TI公司专门为微处理器复位设计的TPS3808XXX系列芯片，该系列 芯片具有低静态电流，延迟时间可编程等特点。由于F28335DSP的内核电压为1.9V，故选 用TPS3808G19芯片来监控其内核电压。当内核电压低于芯片的阈值电压1. 77V(大于满足 DSP正常工作所需内核电压的最小值1. 71V)时，会产生延时时间为300ms左右的复位信号 输出给DSP的复位引脚，从而达到监控内核电压以保证DSP正常工作的作用。复位电路原 理图如图3所示。
[0029] 为了保证晶振时钟的精确性以及抗电磁干扰能力，DSP采用外接有源晶振的方式。 此时，要求其XI管脚接地，X2管脚悬空，XCLKIN管脚接外部晶振时钟信号。外部晶振选用 30MHZ时钟源，通过DSP内部的锁相环电路倍频便可得到需求的150MHZ工作时钟频率。晶 振电路原理图如图4所示。
[0030] 在实际实施过程中，考虑到JTAG下载口的抗干扰性，在与DSP相连接的端口中EMU0、EMU1管脚需外部上拉连接，兩7'管脚需外部下