基于can总线的温度测控系统

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1、万方数据基于CAN总线的温度测控系统叶露林，吴秋芹(江苏信息职业技术学院，江苏无锡214100)摘要介绍了基于cAN总线的分布式温度测控系统，利用cAN总线将各温度采集控制模块与上位计算机连接起来，使系统不仅具有基本的温度测控的功能，还可以进行集中监控，参数设置，数据管理，报表打印等操作。文中重点讨论了它的硬件构成及软件设计。关键词控制系统；CAN现场总线；集中监控中图分类号TP2731引言2系统结构与工作原理在工农业生产、冶炼、锻造、环保、国防、科研、航天等部门，经常需要对温度进行测量及控制。准确测量温度对于生物制药

2、、食品加工、造纸等行业更是至关重要的。有些场合控制过程复杂，测控点相距较远，不适合人工现场操作，因此为了保证温度测控的准确和实时，近年来广泛采用自动温度测控系统来代替人工进行温度测控。本文介绍一种采用分布式结构的自动温度测控系统，该系统的温度测控模块不仅可以按照设定独立地进行温度测控，而且能够将分布在不同地点的温度测控模块通过cAN现场总线连接起来，接入PC机进行集中监控和管理。本系统采用CAN现场总线进行通讯，由于一条cAN总线上的节点个数在理论上不受限制，实际应用则主要取决于总线驱动电路，目前可达110个。所以，基

3、于CAN的分布式测控系统适合各种规模的应用场合，由于CAN现场总线采用非破坏总线仲裁技术，大大节省了总线冲突的仲裁时间，尤其是在网络负载很重的情况下，也能稳定通讯，不会出现网络瘫痪，从而提高整个系统的稳定性。cAN协议采用CRc检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性。同时，由于cAN总线的系统灵活，其节点可以在不要求现存节点及其应用层改变任何软件或硬件的情况下，接入cAN网络，大大提高了系统的可扩充的能力。收稿日期：2005—02—24分布式温度测控系统由温度测控模块、隔离cAN中继器、计算机、打印机、

4、cAN通讯卡等组成，它的组成结构如图1所示。m机H础卜lc半

5、120Q1200工温度自动测控模块图1分布式温度测控系统框图温度测控模块是系统构成的基础与关键，它直接与温度采集及控制执行机构相连接，实现对温度的检测与控制，如温度超限(上限、下限)报警、加热、冷却等。虽然该模块是系统的一个组成部分，但它也可以独立工作，即在系统其他部分停止工作的情况下，自动温度测控模块仍可以独立控制执行机构来实现基本的温度测控功能，提高了系统工作的可靠性。同时由于系统降低了对上位计算机可靠性的要求，因此上位机可以采用普通的PC机来代替工业控

6、制计算机，降低了系统的成本。43万方数据基于cAN总线的温度测控系统各个温度测控模块与上位计算机之间通过CAN现场总线通讯。与其他网络不同，在CAN总线的通信协议中，没有节点地址的概念，也没有任何与节点地址相关的信息存在，它支持的是基于数据的工作方式。即，cAN总线面向的是数据而不是节点；因此加入或撤消节点设备都不会影响网络的工作，这样的结构十分适用于控制系统要求快速、可靠、简明的特点。同时，cAN总线的直接通信距离最远可达10km，通过CAN中继器可以使通讯的距离进一步延长。系统工作时，首先上位机将各温度测量点的温度

7、设定值及极限温度设定值通过cAN总线发送给相应的温度测控模块，下位的温度测控模块将接收到的各设定值保存在EEPROM，这样在不更新设置的情况下，控制模块可以脱离上位计算机而独立工作。控制模块的启停等操作可以通过现场的操作面板进行控制，也可以在上位计算机上进行远程控制。系统中的上位计算机主要完成人机对话和系统管理功能，如各温度测量点的温度及其上下限的设定，对采集的温度进行数据库管理，实现温度的查询和打印等，同时对温度测量点的加热和冷却进行手动实时控制等。3自动温度测控模块的设计温度测控模块采用PIcl8F458单片机控制

8、，由电源电路、复位电路、看门狗电路、CAN接口电路、信号调理电路、多路选择电路、继电器输出电路等组成，由于PICl8F458单片机内部包含11位的加转换器，所以电路中省去了加转换电路，如图2所示。图2自动温度测控模块的硬件组成图自动温度测控模块的典型CAN通讯接口电路如图3所示。VDD图3CAN通讯接口电路McP2551是一款Is011898兼容的高速cAN收发器。其标准引脚与功能使其可用于已有高速cAN收发器的应用中，同时提供改进的性能，如更宽的瞬变电压与短路电压范围，以及更短的传播延迟。为了增强cAN总线节点的抗干

9、扰能力，PIc18F458的cANTx和cANRx并不是直接与McP2551的TxD和RxD相连，而是通过高速光耦6N137后与McP2551相连，这样就很好地实现了总线上各cAN节点间的电气隔离。必须注意，44ITAge／Aug．15，2005万方数据基于cAN总线的温度测控系统*光耦部分电路所采用的两个电源VCC和VDD必须完