基于CAN總線的橡膠加工分布式計算機測控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)
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現(xiàn)場I/O模塊
現(xiàn)場I/O模塊采用ADAM5000系列，它具有體積緊湊、符合現(xiàn)場總線的趨勢，其數(shù)據(jù)采集、模擬輸出以及數(shù)字I/O等3種不同的數(shù)據(jù)采集，使現(xiàn)場I/O設備容易構成計算機應用網(wǎng)絡。具有系統(tǒng)設計靈活、易于安裝和組網(wǎng)、適合于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境、支持的軟件豐富等特點。
現(xiàn)場I/O 模塊根據(jù)現(xiàn)場的實際控制需要，分為模擬輸出模塊、模擬輸入模塊、數(shù)字輸入模塊、數(shù)字輸出模塊以及熱電偶（RTD）輸入模塊，所用的幾種主要功能模塊如下： 模擬量采集：ADAM5017（8通道），模擬量輸出：ADAM5024（4通道），數(shù)字量輸出：ADAM5056（16通道），數(shù)字量輸入：ADAM5052（隔離、8通道），熱電偶輸入：ADAM50（3通道），繼電器輸入：ADAM5068（8通道）。
過程控制流程
現(xiàn)場過程信號采集及監(jiān)控流程由4部分組成：配合劑稱量工段控制流程、橡膠混合工段分站控制流程、橡膠硫化工段分站控制流程、成品修補工段分站控制流程，4個工段由相應的工程師站管理。每個工段又分為若干個現(xiàn)場站點，每個現(xiàn)場站點又實時監(jiān)控若干個現(xiàn)場I/O單元，形成四級管理。
數(shù)據(jù)采集監(jiān)控流程為：每個現(xiàn)場I/O單元實時變送相應的現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)，現(xiàn)場測控站點ADAM5000/CAN實時采集所屬的現(xiàn)場I/O單元的數(shù)值，然后ADAM5000/CAN將一些重要的數(shù)據(jù)通過CAN總線上報到工程師站，工程師站根據(jù)實時監(jiān)測到的各種模擬信號以及數(shù)字量進行邏輯判斷、實時處理后，形成歷史數(shù)據(jù)，實時報警、實時顯示各現(xiàn)場測控站點的運行狀態(tài)，同時，產生必要的控制參數(shù)，再通過CAN總線傳輸?shù)浆F(xiàn)場站點ADAM5000/CAN，現(xiàn)場站點ADAM5000/CAN再分別通過數(shù)字輸出模塊和模擬輸出模塊實時控制相應的現(xiàn)場執(zhí)行機構，以調整現(xiàn)場的工作環(huán)境。
為了用戶操作方便，需要畫面顯示、曲線趨勢圖顯示、數(shù)據(jù)存儲、實時故障報警及報表打印等功能，因此，在軟件設計時，采用組態(tài)式設計方法。應用軟件采用Windows視窗技術，且為全新的中文瀏覽器界面，操作界面圖形化，使操作更為直觀、方便、靈活，視窗界面更為友好。應用軟件采用現(xiàn)場總線的通信協(xié)議，具有多主、實時、高可靠性、較低的系統(tǒng)硬件成本等優(yōu)點，使應用軟件可在環(huán)境較為惡劣的工作現(xiàn)場中穩(wěn)定運行，降低了整個網(wǎng)絡的風險性。
軟件功能
工程師站完成相應工段分網(wǎng)的檢測、控制及管理任務，作為工程師的工具，使分網(wǎng)能夠低耗、安全運行，其主要功能有：（1）巡檢、存儲并實時顯示分網(wǎng)的運行參數(shù)，使工程師能夠隨時查看到分網(wǎng)的實時和歷史數(shù)據(jù)，從而對分網(wǎng)進行統(tǒng)一的檢測和管理。（2）根據(jù)分網(wǎng)實時參數(shù)，分析運行工況、及時發(fā)現(xiàn)分網(wǎng)出現(xiàn)的各種異?，F(xiàn)象，分析系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障，并及時顯示報警。（3）隨時打印各種報表和記錄，包括：報警打印、報表定時打印、操作記錄打印。（4）各種信息顯示，包括：日期、時間顯示，流程畫面顯示，分組控制顯示，趨勢顯示，操作指示顯示等。（5）配方管理、簡單實用的報表處理系統(tǒng)；（6）各種先進控制算法及其參數(shù)的自整定。
現(xiàn)場站點的功能包括：
數(shù)據(jù)實時采集、處理、顯示；
故障實時報警、顯示；
現(xiàn)場設備實時監(jiān)控；
軟件模塊
為了使系統(tǒng)具有畫面顯示、曲線趨勢圖、數(shù)據(jù)存儲、實時故障報警及報表打印的功能，軟件分為，二級工程師站的應用程序和現(xiàn)場站點的應用程序，其中：二級工程師站的應用程序有以下幾個大的功能模塊：（1）初始化模塊；（2）控制參數(shù)設定模塊；（3）通信模塊；（4）數(shù)據(jù)采集模塊；（5）現(xiàn)場/遠程控制模塊；（6）數(shù)據(jù)記錄、查詢以及報表打印模塊；（7）故障診斷報警模塊；（8）生產工藝流程畫面顯示模塊。
現(xiàn)場站點的應用程序有以下幾個大的功能模塊：（1）初始化模塊；（2）控制參數(shù)設定模塊；（3）控制參數(shù)設定模塊；（4）數(shù)據(jù)采集與顯示模塊；（5）故障監(jiān)測和報警模塊。
為保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，系統(tǒng)采取了如下幾點重要的措施：（1）網(wǎng)絡采用非破壞性的總線仲裁，避免了各通信設備爭用總線而導致通信失敗和數(shù)據(jù)丟失的弊端。（2）采用CRC校驗方式，使通信系統(tǒng)具有強有力的錯誤偵測和糾正功能。（3）在線分網(wǎng)監(jiān)控，且互為備份。（4）采用“Watchdog（看門狗）”技術，保證系統(tǒng)在強干擾下不會出現(xiàn)死機現(xiàn)象。（5）軟件中采用了數(shù)字濾波技術。
該系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線控制技術，并選用CAN式的網(wǎng)絡結構，極大地提高了整個測控系統(tǒng)的可靠性、實時性。整個系統(tǒng)采用先進的設計思想，保證了系統(tǒng)的先進性。整個系統(tǒng)運行一年來，性能穩(wěn)定，運行可靠，并為該企業(yè)創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟和社會效益。
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