基于现场总线技术的刺绣机控制系统

    主笔人：杨德祥（高级工程师，上海睿康得智能技术有限公司经理兼首席设计师。主要研究方向为数字控制系统及串行互联技术等）等。

    目前的刺绣机控制系统，核心控制单元与其它各单元间采取上下直接互联。随着各种功能机构的不断增加，原有的控制系统就会存在一系列不可避免的缺点：布线结构庞杂，刺绣机控制系统各单元之间存在多达10条导线构成的各种线束，布线结构庞杂并且缺乏同样的标准或规范；维护性差，可靠性不易保证，大量线缆、连接接触对、隔离器等，对于工业环境下的长期安全可靠运行提出挑战，容易导致故障的发生；标准化程度低，可集成性弱，系统不开放，专业性不强。

    杨德祥等提出了引入现场总线技术的观点。基本思路为：刺绣机控制系统各功能单元模块，架构于通过现场总线进行信息交互、数据存取、操作控制指令发受，实现系统互联方面的智能化。

    CAN是当今应用最广泛、各类资源最丰富的现场总线之一。杨德祥等认为，CAN通讯介质在刺绣机可采用成本低廉的普通双绞线。其特点概括如下：第一，CAN为多主通信方式，网络上任一节点不分主从，可任意时刻主动向网络上其他节点发送信息，刺绣机控制系统利用这一点，可方便构成多机备份系统，或实现多头异步操作等复杂的系统控制模式；第二，CAN节点信息分不同的优先级，用以满足不同的实时要求，可以满足刺绣机控制实时性方面的需求；第三，CAN采用非破坏性基于优先权总线仲裁技术，即便网络负载很多也不致瘫痪；第四，CAN通过帧滤波可实现点对点、一点对多点及全局广播等多种模式传输接受数据，无需专门“调度”；第五，CAN采用NRZ编码，数据链路层采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，此外CAN的每帧信息都有CRC校验等检错手段，数据出错率极低；第六，CAN节点发送期间若丢失仲裁或因出错而遭破坏的帧可自动重发。

    杨德祥等认为，刺绣机应用总线的潜在动因是，刺绣机控制系统综合性能提高及标准化趋势；而基于网络通信-串行互联和实时多任务操作系统的并行处理技术，32位及更高性能处理器的应用，是高屋建瓴、促进技术进步、提高产业水准的一条很好的可行途径。

    目前，部分新型刺绣机控制系统已开始应用现场总线技术。