基于CAN总线的橡胶加工分布式计算机测控系统的设计与实现

现场I/O模块

现场I/O模块采用ADAM5000系列，它具有体积紧凑、符合现场总线的趋势，其数据采集、模拟输出以及数字I/O等3种不同的数据采集，使现场I/O设备容易构成计算机应用网络。具有系统设计灵活、易于安装和组网、适合于工业现场环境、支持的软件丰富等特点。

现场I/O 模块根据现场的实际控制需要，分为模拟输出模块、模拟输入模块、数字输入模块、数字输出模块以及热电偶（RTD）输入模块，所用的几种主要功能模块如下：

模拟量采集：ADAM5017（8通道），模拟量输出：ADAM5024（4通道），数字量输出：ADAM5056（16通道），数字量输入：ADAM5052（隔离、8通道），热电偶输入：ADAM50（3通道），继电器输入：ADAM5068（8通道）。

过程控制流程

现场过程信号采集及监控流程由4部分组成：配合剂称量工段控制流程、橡胶混合工段分站控制流程、橡胶硫化工段分站控制流程、成品修补工段分站控制流程，4个工段由相应的工程师站管理。每个工段又分为若干个现场站点，每个现场站点又实时监控若干个现场I/O单元，形成四级管理。

数据采集监控流程为：每个现场I/O单元实时变送相应的现场环境参数，现场测控站点ADAM5000/CAN实时采集所属的现场I/O单元的数值，然后ADAM5000/CAN将一些重要的数据通过CAN总线上报到工程师站，工程师站根据实时监测到的各种模拟信号以及数字量进行逻辑判断、实时处理后，形成历史数据，实时报警、实时显示各现场测控站点的运行状态，同时，产生必要的控制参数，再通过CAN总线传输到现场站点ADAM5000/CAN，现场站点ADAM5000/CAN再分别通过数字输出模块和模拟输出模块实时控制相应的现场执行机构，以调整现场的工作环境。

为了用户操作方便，需要画面显示、曲线趋势图显示、数据存储、实时故障报警及报表打印等功能，因此，在软件设计时，采用组态式设计方法。应用软件采用Windows视窗技术，且为全新的中文浏览器界面，操作界面图形化，使操作更为直观、方便、灵活，视窗界面更为友好。应用软件采用现场总线的通信协议，具有多主、实时、高可靠性、较低的系统硬件成本等优点，使应用软件可在环境较为恶劣的工作现场中稳定运行，降低了整个网络的风险性。

软件功能

工程师站完成相应工段分网的检测、控制及管理任务，作为工程师的工具，使分网能够低耗、安全运行，其主要功能有：（1）巡检、存储并实时显示分网的运行参数，使工程师能够随时查看到分网的实时和历史数据，从而对分网进行统一的检测和管理。（2）根据分网实时参数，分析运行工况、及时发现分网出现的各种异常现象，分析系统可能出现的故障，并及时显示报警。（3）随时打印各种报表和记录，包括：报警打印、报表定时打印、操作记录打印。（4）各种信息显示，包括：日期、时间显示，流程画面显示，分组控制显示，趋势显示，操作指示显示等。（5）配方管理、简单实用的报表处理系统；（6）各种先进控制算法及其参数的自整定。

现场站点的功能包括：

数据实时采集、处理、显示；

故障实时报警、显示；

现场设备实时监控；

软件模块

为了使系统具有画面显示、曲线趋势图、数据存储、实时故障报警及报表打印的功能，软件分为，二级工程师站的应用程序和现场站点的应用程序，其中：二级工程师站的应用程序有以下几个大的功能模块：（1）初始化模块；（2）控制参数设定模块；（3）通信模块；（4）数据采集模块；（5）现场/远程控制模块；（6）数据记录、查询以及报表打印模块；（7）故障诊断报警模块；（8）生产工艺流程画面显示模块。

现场站点的应用程序有以下几个大的功能模块：（1）初始化模块；（2）控制参数设定模块；（3）控制参数设定模块；（4）数据采集与显示模块；（5）故障监测和报警模块。

为保证系统稳定运行，系统采取了如下几点重要的措施：（1）网络采用非破坏性的总线仲裁，避免了各通信设备争用总线而导致通信失败和数据丢失的弊端。（2）采用CRC校验方式，使通信系统具有强有力的错误侦测和纠正功能。（3）在线分网监控，且互为备份。（4）采用“Watchdog（看门狗）”技术，保证系统在强干扰下不会出现死机现象。（5）软件中采用了数字滤波技术。

该系统采用现场总线控制技术，并选用CAN式的网络结构，极大地提高了整个测控系统的可靠性、实时性。整个系统采用先进的设计思想，保证了系统的先进性。整个系统运行一年来，性能稳定，运行可靠，并为该企业创造了一定的经济和社会效益。