can總線節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)-文庫吧
2025-04-01 12:28 本頁面
【正文】 算和數(shù)據(jù)輸出等功能。現(xiàn)場(chǎng)智能儀表采集到的數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場(chǎng)總線傳到控制室中的控制設(shè)備上，控制設(shè)備監(jiān)視各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)儀表的運(yùn)行狀態(tài)，持有各智能儀表上傳的數(shù)據(jù)，同時(shí)完成少量現(xiàn)場(chǎng)智能儀表無法完成的高級(jí)控制功能。現(xiàn)場(chǎng)總線中的智能儀表因其可在測(cè)量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上完成對(duì)工業(yè)過程的控制，是控制系統(tǒng)的危險(xiǎn)進(jìn)一步分散。從而體現(xiàn)了“控制分散，危險(xiǎn)分散”的設(shè)計(jì)思想?，F(xiàn)場(chǎng)總線智能節(jié)點(diǎn)把連在現(xiàn)場(chǎng)總線上的智能儀表稱為現(xiàn)場(chǎng)總線智能節(jié)點(diǎn)。現(xiàn)場(chǎng)總線智能節(jié)點(diǎn)是FCS的現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備，是構(gòu)成FCS的基礎(chǔ)。目前現(xiàn)場(chǎng)總線智能節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)是采用先進(jìn)的單片機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)，具有體積小、功耗底、可靠性高的特點(diǎn)，并具有標(biāo)準(zhǔn)化的現(xiàn)場(chǎng)總線接口。二、現(xiàn)場(chǎng)總線智能節(jié)點(diǎn)總體方案設(shè)計(jì) 上位機(jī)CAN接口 CANbus智能節(jié)點(diǎn)智能節(jié)點(diǎn)CAN接口CAN接口智能節(jié)點(diǎn)既有CPU、內(nèi)存、接口和通信等數(shù)字信號(hào)處理，還有非電量信號(hào)監(jiān)測(cè)變換和放大的模擬信號(hào)處理。由于必須安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和生產(chǎn)裝置上，而且工作環(huán)境十分惡劣，對(duì)于易燃易爆場(chǎng)所，必須提供總線供電的本質(zhì)安全，這就要求微處理器體積小、功能全、性能好、可靠性高、耗電少。另外，現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)分布于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具有互換性和互操作性，并有節(jié)點(diǎn)構(gòu)成虛擬控制路，這就要求采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。本課題研制的智能節(jié)點(diǎn)將現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和智能儀表技術(shù)相結(jié)合，具有以下主要功能：（1）、每5秒鐘采集一次溫度、值，并在整點(diǎn)時(shí)刻記下溫度值，數(shù)據(jù)保存一個(gè)月。溫度傳感器(如熱電耦)感知被測(cè)對(duì)象溫度，溫度信號(hào)在儀表中經(jīng)過處理變成電信號(hào)，電信號(hào)再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器將其變?yōu)閿?shù)字量，然后送入CPU中進(jìn)行后續(xù)處理。通過在儀表存儲(chǔ)器中預(yù)置不同的測(cè)溫元件的熱電特性，可由測(cè)得的電信號(hào)直接得到被測(cè)介質(zhì)溫度。（2）、測(cè)量數(shù)據(jù)越限報(bào)警：根據(jù)被測(cè)溫度正常范圍設(shè)定溫度報(bào)警限，當(dāng)被測(cè)數(shù)據(jù)越過報(bào)警限時(shí)，智能節(jié)點(diǎn)自動(dòng)給出報(bào)警信息，該信息一方面在智能節(jié)點(diǎn)本地顯示，另一方面?zhèn)魉徒o上位機(jī)。（3）、故障診斷：智能節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，在儀表顯示面板上給出故障信息，并把信息傳送給上位機(jī)。上位機(jī)種不僅顯示故障類限，還顯示故障原因和故障處理意見的詳細(xì)信息。（4）、自標(biāo)定：通過在A/D轉(zhuǎn)換器輸入端中加零電壓及滿量程電壓。對(duì)儀表的零點(diǎn)和滿量程自動(dòng)進(jìn)行標(biāo)定。自標(biāo)定的思路是：當(dāng)施加某一電壓時(shí)，在儀表輸出端應(yīng)給出對(duì)應(yīng)于該電壓的輸出溫度值。若輸入電壓和該電壓對(duì)應(yīng)的溫度值不吻合，就要自動(dòng)調(diào)整儀表有關(guān)系數(shù)，直至二者一致。這種標(biāo)定主要是針對(duì)儀表電子線路部分的，目的是減小系統(tǒng)誤差，提高系統(tǒng)精度。（5）、掉電保護(hù)：智能儀表用非易失性存儲(chǔ)器NVRAM作為設(shè)定參數(shù)和有關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間，NVRAM自帶鋰電池，數(shù)據(jù)不會(huì)因?yàn)樗查g掉電而丟失，一旦重新上電，儀表可從存儲(chǔ)器中讀出保存數(shù)據(jù)，保證儀表正常工作。（6）、控制器的執(zhí)行算法模塊主要采用了增量型PID控制算法和模塊控制算法，PID控制的參數(shù)可預(yù)先設(shè)定。程序開始運(yùn)行后，被控量的偏差較大，此時(shí)將采用增量型PID控制算法根據(jù)被測(cè)量偏差e，偏差變化量△e在實(shí)時(shí)響應(yīng)曲線中所處的不同階段自動(dòng)調(diào)節(jié)比例，積分，微分系數(shù)，實(shí)現(xiàn)系數(shù)的自尋優(yōu)，使被控量盡快回到設(shè)定值附近；然后，當(dāng)偏差處于某一預(yù)定范圍時(shí)，將采用模糊控制算法減少控制量對(duì)被控量微小變化產(chǎn)生過于靈敏的動(dòng)作，防止被控量在設(shè)定值附近產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)PID控制算法和模糊控制算法的理想結(jié)合。三、智能節(jié)點(diǎn)的軟硬件介紹智能節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)人機(jī)接口80C196KC時(shí)鐘芯片溫度檢測(cè)芯片收發(fā)接口光電隔離CAN控制器NVRAMDS1225EEPROM2864 圖1 智能節(jié)點(diǎn)的原理框圖智能節(jié)點(diǎn)以Intel公司16位單片機(jī)80C196KC為核心，80C196單片機(jī)由于采用了寄存器——寄存器結(jié)構(gòu)，消除了常規(guī)累加器結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的瓶頸效應(yīng)，提高了操作速度和數(shù)據(jù)吞吐能力，使最小系統(tǒng)效率高、速度快。同時(shí)，該單片機(jī)還具有8通道的10位A/D轉(zhuǎn)換器，具有極高的性能價(jià)格比。80C196KC片內(nèi)RAM為488字節(jié)，他們都可以作為通用寄存器來訪問，這使得程序的每一個(gè)模塊都可以有自己的專用寄存器使用，增強(qiáng)了模塊的獨(dú)立性和抗干擾性。采用CMOS工藝，其功耗小。采用8K的EEPROM2816存放程序，8K的RAM6264存放數(shù)據(jù)，具有掉電保護(hù)功能，采用一片可編程并行接口芯片8255來控制顯示和鍵盤。復(fù)位電路采用了一片MAX706，具有低電平復(fù)位輸出，集強(qiáng)大功能（上電復(fù)位、欠電壓復(fù)位、“看門狗”等）和微小封裝（SOT235）于一身。CAN接口電路中采用了PHILIPS公司生產(chǎn)的CAN總線控制器82C200（STA1000）和CAN接口芯片82C電源方案采用體積小、重量輕的ACDC模塊，交流輸入范圍105~265V，輸出兩組電源，分別為Vcc、GND(+5V/250mA)和+5V、GND(+5V/150mA)，較簡單地完成了電源方案設(shè)計(jì)。智能節(jié)點(diǎn)硬件電路設(shè)計(jì)目前廣泛流行的CAN總線器件有兩大類:一類是獨(dú)立的CAN控制器，如82C200、SJA1000及INTEL82526/82527等；另一類是帶有在片CAN的微控制器，如P8XC582及16位微控制器87
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