基于can总线的分布式铝电解控制系统

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1、基于CAN总线的分布式铝电解控制系统

2、第1摘要：介绍了基于CAN总线的分布式铝电解控制系统的设计和实现方法，给出了CAN总线的硬件接口电路设计和槽控机逻辑电路结构图。关键词：CAN总线电解槽槽控机铝电解生产计算机监控系统的形成和发展，已由早期的集中型发展到集散型，又进一步发展到了分布式系统。集中控制采用单机群控技术，比较成功地解决了铝电解生产过程监控系统的设计和应用问题。为了对每台铝电解槽比较复杂的控制进行解析、响应现场实时性强的多种操作、控制程序多任务调度等，同时也为了解决集中控制的脆弱性、500)this.style.ouseg(this)">实

3、时性差等问题，需要对铝电解槽实施分布式控制方案。现在分布式控制已成为铝行业计算机控制系统的发展趋势。为此，本文介绍铝行业比较先进的基于CAN总线的分布式铝电解控制系统。1铝电解生产工艺控制要求铝电解生产系列是由多台串联式直流铝电解槽组成。计算机数据采集信号为每台电解槽槽电压和系列电流，对电解槽的监控主要是槽电压和氧化铝浓度。槽电压控制是采用带电流补偿的槽电阻数学模型控制算法，即调节槽电压，主要控制槽内的能量平衡；对于氧化铝浓度的控制，由于该浓度无法直接测定而无法建立精确的数学模型。但是它和槽电阻的变化有一定的对应关系，为此采用模糊控制算法控制氧化铝浓

4、度，即打壳下料，主要控制槽内的物料平衡。2CAN总线简述CAN总线即控制器局域网络，是由德国Bosch公司为汽车的监测和控制系统而设计的总线式串行通讯网络，适用于工业过程控制主设备和监控设备之间的互联。CAN可以多主方式工作，网络上任意节点均可主动向其它节点发送信息；网络节点可按系统实时性要求分成不同的优先级，一旦发生总线冲突，会减少总线仲裁时间。CAN采用短帧结构，每一帧为8个字节，保证了数据的出错率极低，被公认为最有发展前途的现场总线之一。其传输介质可用双绞线、同轴电缆或光纤，通讯速率最高达1Mbps，传输距离可达10km。3系统结构本系统由智能

5、槽控机、监控计算机和CAN总线三部分构成。500)this.style.ouseg(this)">其系统结构图见图1。其中智能槽控机是直接而向生产过程的，主要功能是采集和控制现场数据。其数据交换是通过CAN总线网络送到监控计算机，监控计算机由一台工业控制PC机构成，主要功能是对现场槽控机参数进行设置；通过现场总线网络时获取现场槽控机的数据；监测系统异常和完成报表输出等功能。CAN总线部分主要由智能（CAN-PC总线适配卡PCCAN、通讯介质以及相应通讯软件组成。CAN接口卡是具有高性能价格比的智能通讯适配卡PCCAN，它使监控计算机方便地连接到CAN

6、总线上。PCCAN上高怀能的嵌入式微处理器80C188（12MHz)极大地减轻了主机PC的负担，而且可以完成用户复杂的通讯任务。卡上有1KB或2KB高速双口RAM，直接映射到主机内存空间，实现CAN与主机PC的高速数据交换。PCCAN上带有光电隔离，使其避免由于地环流而导致损坏，增强系统在恶劣环境中使用的可靠性。PCCAN上带有可配置的Hilon协议及DOS、S90C32为单片机，属总线型结构，可以根据应用需要扩展不同功能。X25045为监测电路，它根据应用需要扩展不同功能。X25045为监测电路，它把常用的三种功能即看门狗定时器、电压监控和EEPR

7、OM组合在单个封装之内。这种组合降低了系统成本并减小了电路板面积。看门狗定时器对单片机提供保护作用。当系统出现故障时，在选定的超时时间之后，X25045的看门狗将以RESET信号做出响应。利用X25045低Vcc检测电路，可以保护系统使之免受低电压的影响。当Vcc降到最小Vcc转换点以下时，系统复位。复位一直到Vcc返回规定值稳定为止。X25045的存储器是CMOS的4K位EEPROM。PSD311为可编程单片机通用外围接口芯片，该芯片将EPROM、RAM、PAD、地址锁存器和I/O口集成在单一的芯片上中，取代了传统的分散器件，使设计者不再考虑由离散

8、器件构成所需的存储器译码电路、端口和地址锁存器。SJA1000为CAN通信控制器，是CAN总线接口电路的核心，主要完成CAN的通讯协议。SJA1000的复位/RST和中断/INT分别由CMS90C32的P13、/INT0引脚控制；与CAN总线接口主要由TX0和RX0引脚实现；片选信号/CS由PSD311PC0口控制。PCA82C250为CAN收发器，主要功能是提高CAN总线的保护和驱动功能；TXD和RXD引脚分别用于发送和接收信号。500)this.style.ouseg(this)">3.3CAN通讯软件设计CAN设计的三层结构模型为：物理层、数据

9、链路层和应用层。网络物理层和数据链数层的功能由CAN接口器件完成，包括硬件电路和通讯协议两部分。CAN通讯协