基于CAN總線的切水器系統(tǒng)

前言

　　油氣在生產(chǎn)儲運(yùn)過程中會混入一些水、雜質(zhì)，為保證油品質(zhì)量，在儲存容器內(nèi)必須將明水切除到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。目前常規(guī)的方法是在儲罐底部專設(shè)一切水閥門，由人工操作排放生產(chǎn)儲運(yùn)過程中會混入一些水、雜質(zhì)，為保證油品質(zhì)量，在儲存容器內(nèi)必須將明水切除到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

　　切水器的開發(fā)和應(yīng)用對石油化工工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)自動化的提高，無疑是一項重要的貢獻(xiàn)。它解決了石化行業(yè)的油罐脫水采用人工操作，對油水的分離無法嚴(yán)格控制，排水的含油量比較高，造成油品的浪費(fèi)，污染環(huán)境等問題；克服了人為誤操作帶來的極大安全隱患。

　　上圖是用QTOUCH軟件制作的上位機(jī)運(yùn)行畫面，整個電控系統(tǒng)由探頭，液位計，電磁閥，回訊器和泓格公司的CAN8423控制器，87055W，87017RCW組成，上位機(jī)安裝泓格公司的CAN200系列板卡連接到現(xiàn)場CANBUS?，F(xiàn)場傳感器探頭，回訊器的DI信號傳給87055W，液位計信號傳給87017RCW，整個邏輯根據(jù)現(xiàn)場傳感器的回饋信號做判斷，然后通過87055W的DO輸出控制電磁閥。

一、CAN總線簡介

　　控制器局域網(wǎng) CAN 是由 ISO 定義的串行通訊總線。它最初出現(xiàn)在 80 年代末的汽車工業(yè)里，它的基本設(shè)計規(guī)范要求有高的位速率、高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯誤。由于 CAN 串行通訊總線具有這些特性，它很自然地在汽車、制造業(yè)以及航空工業(yè)中受到廣泛應(yīng)用。CAN 通訊協(xié)議描述了在設(shè)備之間信息如何傳遞，它對層的定義與開放系統(tǒng)互連模型 OSI 一致，每一層與另一設(shè)備上相同的那一層通訊，實際的通訊是發(fā)生在每一設(shè)備上相鄰的兩層，而設(shè)備只通過模型物理層的物理介質(zhì)互連 CAN 的結(jié)構(gòu)定義了模型的最下面的兩層， 數(shù)據(jù)鏈路層和物理層、應(yīng)用層通過不同的新興協(xié)議層，專門用于特殊的工業(yè)領(lǐng)域加上由個別 CAN 用戶定義的任何合適的方案和物理層連接。可能最好的 CAN 協(xié)議工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也許就是 Allen-Bradley 的 DeviceNet 它是為 PLC 和智能傳感器設(shè)計的。國際上廣泛應(yīng)用的 CAN 協(xié)議工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還有 CANopen 和 SDS 。物理介質(zhì)包括帶有特定終端的雙絞線，在 BasicCAN 的規(guī)范中它的傳輸速率能達(dá)到 250KBaud ，而PeliCAN 能達(dá)到 1Mbaud。 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層對于系統(tǒng)設(shè)計者來說是透明的， 并包含在所有執(zhí)行 CAN 協(xié)議的部件中。這些部件有帶有集成 CAN 接口的微控制器， 例如與 8051 兼容的 Philips P97C591 處理器和 16 位的 Philisp XA82C200 SJA1000 是一個獨(dú)立的 CAN 控制器， 它可以和很多微控制器直接接口， 而與物理介質(zhì)連接可以用分離部件或者 82C250 TJA1050 集成電路或相似的方法實現(xiàn)。

　　基于CAN總線的切水器控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如上圖所示，系統(tǒng)由上位機(jī)、CAN總線、現(xiàn)場設(shè)備單元節(jié)點組成。數(shù)控系統(tǒng)上位機(jī)通過CAN總線控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點任單元。感應(yīng)器 、執(zhí)行器或采集數(shù)字和模擬數(shù)據(jù)都非常理想， 它們能夠被看作中央微控制器的遠(yuǎn)程附件。CAN接口適配器是上位機(jī)與CAN8423控制單元數(shù)據(jù)傳輸和控制的橋梁，伺服單元采集現(xiàn)場的數(shù)據(jù)通過總線傳給上位機(jī)，實現(xiàn)實時監(jiān)視和控制。

二、模塊介紹

　　CAN8423是臺灣泓格生產(chǎn)的CANOPEN系列產(chǎn)品之一，支持CANOPEN協(xié)議，具有1個CAN口，內(nèi)置80MHz CPU，具體規(guī)格如下：

　　CAN8423有4個擴(kuò)充插槽，使用者可以根據(jù)實際的需求，選用8K或者87K系列的DI/DO/AI/AO模塊，安裝在擴(kuò)充插槽上，擴(kuò)充裝置的I/O通道，使裝置在應(yīng)用上更具有彈性。CAN8423的設(shè)計均遵循了CANOPEN的規(guī)范，因此裝置提供了像是動態(tài)PDO、EMCY物件、錯誤輸出值、循環(huán)與非循環(huán)同步等不通功能。

三、應(yīng)用范圍

　　CANOPEN其最核心部分是通過對象詞典來描述設(shè)備功能并以EDS文件格式來記錄，采用實時數(shù)據(jù)與服務(wù)數(shù)據(jù)分開傳輸，最大限度提高實時數(shù)據(jù)傳輸效率，靈活多變的數(shù)據(jù)傳輸方式以及強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理能力。一經(jīng)推出便得到了廣泛的應(yīng)用，在車輛工業(yè)、工業(yè)機(jī)具、建筑物自動化、醫(yī)療設(shè)備、航海機(jī)具、餐廳設(shè)備、實驗室器材及科研研究等行業(yè)中已得到廣泛的應(yīng)用。

四、結(jié)束語