1.引言
CAN(ControllerAreaNetwork)是控制器局域网的简称，由德国Bosch公司为解决现代汽车中众多测量控制部件之间的数据交换问题而最先推岀。它是一种有效支持分布式控制及实时控制的串行数据通信网络。CAN总线通信技术具有通信速率高、抗干扰能力强、可靠性高、适应性好、系统构成灵活简单等特点。
单台皮带秤可以作为简单的称重仪器，而由多台皮带秤联网组成的电子皮带秤系统，可作为配料系统应用于自动化生产过程。在多台皮带秤联网组成的皮带秤系统中，为了实现各皮带秤之间、皮带秤和监控主机之间的高速可靠通信，故将CAN总线通信技术应用到电子皮带秤系统中。
2.电子皮带秤的机械结构及动态称重原理
电子皮带秤是一种动态称重仪表，单台皮带秤的设计离不开对系统的整体考虑，根据控制策略的不同，皮带秤的设计会有所不同。
2.1电子皮带秤机械结构
单台皮带秤一般由六大部件组成，其机械结构如图1所示：

1-秤架2-称重传感器3-测速传感器4-称重控制器5-数据通讯6-调速电机
图1电子皮带秤机械结构示意图
2.2电子皮带秤动态称重原理
在输送状态下，物料作用在称重传感器上，称重传感器将被测物料的重力转换成相应的模拟电压信号，进行测量放大、A/D转换。与此同时，速度传感器产生的速度信号在进行放大整形后得到计数脉冲。微处理器连续测量皮带称量段上的物料重量，并转化为每单位长度的载荷值q(kg/m),与皮带在同一时刻的速度u(m/s)相乘，测得物料的瞬时流量q.u(kg/s)。
由于物料输送的不均匀性和皮带速度的随时变化，故釆用积分法的数学模式来计算。在T时间间隔的累计流量积分式表示如下：
式中:W-T时间间隔的物料累计量；
T-物料通过皮带秤的时间；
q(t)-皮带单位长度上的物料重量；u(t)-物料在皮带上的运行速度。
3.电子皮带秤控制器的硬件电路设计
电子皮带秤控制器的微处理单元采用Intel的16位单片机80C196KC,它内部寻址采用寄存器结构，从而避免了以往8位单片机只能用累加器参与寻址而产生的瓶颈效应，大大提高了工作效率。80C196KC还具有如下特点：
(1)内部设有256个字节的RAM；
(2)带有28个中断源，可形成16个中断矢量；
(3)在24MHz的晶振下，16x16位的乘法指令只需1.4卜，32除16位的除法指令只需2.4卜,特别适合于高釆样频率快速控制系、统；
(4)自身带有3路PWM输岀引脚，可直接驱动三相电动机；
(5)采用CMOS工艺，其功耗小；
(6)具有掉电保护保护和闲置功能等。
因此,80C196KC作为电子皮带秤系统的微处理器是十分理想的选择。
3.1电子皮带秤控制器硬件原理框图
电子皮带秤控制器的硬件结构原理框图如图2所示：

图2电子皮带秤原理框图
称重传感器和速度传感器的输出信号经放大和模数转换后,送单片机进行积算。通过软件进行数字滤波、非线性校正等处理，结果送至LED进行显示。通过CAN总线接口实现与上位机的通讯。
3.2电子皮带秤控制器的CAN总线接口
CAN总线接口由PHILIPS公司的独立CAN总线控制器SJA1000和CAN总线收发器82C250组成。SJA1000是PCA82C200的替代产品，其引脚、电气特性、软件都与PCA82C200是兼容的，并增加了许多新功能。
硬件连接比较简单，SJA1000的数据地址总线是分时复用的，可以直接与80C196KC的P3口连接,CS连接BUSWIDTH,其他对应控制线相连即可。其接口电路如图3所示：

图3电子皮带秤系统CAN总线接口电路图

需注意的是.80C196KC是Intel公司的处理器，因此SJA1000的MODE引脚应接电源正端，另外单片机的外部中断只有正跳变有效，而SJA1000的中断信号是低电平有效，因此需反相后才能连接单片机中断引脚。电子皮带秤工作的现场环境比较恶劣，为进一步提高系统抗干扰能力，在CAN总线控制器SJA1000和CAN总线收发器PCA82C250之间加接6N137光电隔离芯片。
4.CAN总线在电子皮带秤系统中的应用
各电子皮带秤与监控主机之间的通讯采用CAN总线通信适配卡。CAN总线通信适配卡是插在PC机ISA插槽内的智能通讯卡，它可使PC机方便地连接到CAN总线上。由多台皮带秤联网组成的电子皮带秤系统。

监控主机给电子皮带秤发送数据的过程为：监控主机通过串口给通信适配卡上发送数据，通信适配卡接收完数据后，将数据发送到总线上。皮带秤控制器的CAN总线接口上的总线控制器SJA1000收到适配卡上传达的发送数据的命令后，自动完成一帧报文的填充、编码、发送，并有总线仲裁和重发功能cCAN总线控制器无需软件干预，可自动完成报文滤波功能，仅在符合时才进行报文接收，并能在一帧报文接收完成后产生中断通知皮带秤控制器进行相应处理。电子皮带秤控制器中的单片机对从CAN总线上接收到的数据的意义进行识别并执行相应操作。电子皮带秤给监控主机发送数据的过程与上面所述类似。
总线两端各有一个120。的电阻，对于匹配总线阻抗起着相当重要的作用；否则，数据通信的抗干扰性及可靠性大大降低，甚至无法通信。
5.结论
CAN总线通信非常适合在包括电子皮带秤系统这样的仪器仪表的组网中使用，其优点得到充分体现，运行稳定、通信可靠、速度快。在软件中釆用数字滤波和非线性校正，使得皮带秤的测量精度得到很大提高。

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