專利名稱：一種基于現(xiàn)場總線糧情監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電工電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動化領(lǐng)域，具體涉及一種基于現(xiàn)場總線糧情監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
糧食人類賴以生存的必需品，每年都有大量的新糧收獲也有部分陳糧積壓，如果儲存不當(dāng)造成大量的糧食浪費，那么會造成了巨大的經(jīng)濟損失，糧食安全至關(guān)重要。糧食在存儲過程中的安危主要表現(xiàn)在糧食的溫度和水分的變化，一旦糧食受潮，其新陳代謝加快而產(chǎn)生呼吸熱，局部糧食溫度升高，使糧食發(fā)生霉爛變質(zhì)，只要監(jiān)測糧食的溫度和濕度的變化，就可以掌握糧食的情況。因此，糧食的安全儲藏一直是困擾糧食管理單位的重大問題， 改善糧食倉儲條件，提高糧食倉儲技術(shù)水平，促進糧食倉儲科技進步勢在必行。以往采取的措施是用人工的辦法對糧食進行晾曬，通風(fēng)，噴灑藥劑防止因存儲不當(dāng)引起的蟲害，消耗了大量的人力和財力，然而效果不佳，發(fā)霉變質(zhì)等現(xiàn)象仍然存在。隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，目前普遍采用電子和計算機對糧情測控和管理，但是仍然有很多不盡人意的問題， 比如抗干擾性能差、傳輸數(shù)據(jù)丟失、上位機界面不生動形象等，針對這些情況提出一種基于現(xiàn)場總線糧情監(jiān)控系統(tǒng)，可以減少糧食損失，增加農(nóng)民收入?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)技術(shù)是20世紀80年代中期在國外上發(fā)展起來的一種嶄新的工業(yè)控制技術(shù)?，F(xiàn)場總線(fieldbus)是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場、在微機化測量控制設(shè)備之間實現(xiàn)雙向串行多節(jié)點數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱為開放式、數(shù)字化、多點通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)，是現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)與控制系統(tǒng)的集成。隨著微處理器與計算機功能的不斷增強和價格的降低，計算機與計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正在迅猛發(fā)展和擴大?，F(xiàn)場總線可實現(xiàn)整個企業(yè)的信息集成，實施綜合自動化，形成工廠底層網(wǎng)絡(luò)，完成現(xiàn)場自動化設(shè)備之間的多點數(shù)字通信，實現(xiàn)底層現(xiàn)場設(shè)備之間以及生產(chǎn)現(xiàn)場與外界的信息交換。由于采用現(xiàn)場總線將使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)安裝費用減少并且易于維護，現(xiàn)場總線技術(shù)正越來越受到人們的重視。目前，國際上已經(jīng)出現(xiàn)的現(xiàn)場總線有幾百種，其中典型的有一定影響并占有一定市場份額的主要有基金會現(xiàn)場總線(FF)、CAN、I3ROFIBUs、Lonworks、HART 等。CAN (ControIler Area Network 控制器局域網(wǎng))總線最初是由德國的BOSCH公司為汽車監(jiān)測、控制系統(tǒng)而設(shè)計的一種串行數(shù)據(jù)通信多主機局域網(wǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種基于現(xiàn)場總線糧情監(jiān)控系統(tǒng)，以解決糧情監(jiān)控問題，所述技術(shù)方案如下一種基于現(xiàn)場總線糧情監(jiān)控系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括管理中心計算機(1)、 RS-232轉(zhuǎn)換CAN總線模塊(2)現(xiàn)場總線(3)、若干個CAN現(xiàn)場總線控制終端、若干個溫度傳感器(5)、若干個濕度傳感器(6)、若干個接觸器(7)。所述管理中心計算機(1)采用PCI總線工業(yè)控制機，在管理中心計算機(1)上安裝工業(yè)控制組態(tài)軟件，設(shè)計各種糧情監(jiān)控界面，同時管理中心計算機(1)還將通過現(xiàn)場總線(3)與各CAN現(xiàn)場總線控制終端(4)通信，對糧情進行實時監(jiān)控。由于PCI總線工業(yè)控制機沒有CAN總線而有RS-232接口，所以為了和現(xiàn)場總線( 連接選用RS-232轉(zhuǎn)換CAN 總線模塊O)。所述現(xiàn)場總線(3)選用CAN現(xiàn)場總線，CAN現(xiàn)場總線是一種普及率很高現(xiàn)場總線(f ieldbus)，直接通信距離最遠可達10km，速率5Kbps以下，通信速率最高可達lMWs， 此時通信距離最長為40m，節(jié)點目前可達110個，通信介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜或光纖。所述CAN現(xiàn)場總線控制終端(4)是采用MCU智能終端，負責(zé)溫度和濕度測量并對通風(fēng)機進行控制，把信息傳送到管理中心計算機(1)，接收管理中心計算機(1)的控制信息，所用CAN 現(xiàn)場總線控制終端(4)根據(jù)糧食存儲企業(yè)和監(jiān)控系統(tǒng)決定。所述溫度傳感器(5)選用美國 DALLAS公司生產(chǎn)的新型單總線數(shù)字溫度傳感器芯片DS18B20，它具有結(jié)構(gòu)簡單，不需外接元件，采用一根I/O數(shù)據(jù)線既可供電又可傳輸數(shù)據(jù)、并可由用戶設(shè)置溫度報警界限的特點。 DS18B20在食品庫、冷庫、糧庫、溫室等需要控制溫度的溫控系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，因此采用DS18B20，它有兩種供電方式直接供電和寄生供電，在此采用直接供電方式。濕度傳感器(6)選用美國霍尼韋爾(Honeywell)公司生產(chǎn)的HIH-4000-1芯片，這是一型具有激光調(diào)整互換型的容性變化的單片集成電路，其輸出電壓與RH值呈線性關(guān)系，精度高，響應(yīng)時間快，漂移小。在標準工作電壓(Dc5V)和標準室溫)下，隨著RH值從0 100%，對應(yīng)的輸出電壓從0. 196 3. 190V。測量濕度范圍為0 100% RH，精度為士3.5% RH，工作溫度范圍為-40 +85°C。接觸器(7)選用普通交流接觸器(7)即可。所述CAN現(xiàn)場總線控制終端(4)包括MCU單片機2_1、CAN總線電路2_2、驅(qū)動電路2-3、單總線電路端子2-4、濕度信號調(diào)理電路2-5組成。MCU單片機2_1選用Atmel公司的AT89C51CC01單片機，AT89C5ICCOx系列單片機作為MCS-51微控制器家族的一員，其控制器的內(nèi)核是51系列單片機，采用了強大的80C51指令集并成功地包括了 Philips半導(dǎo)體SJA1000CAN控制器的PeliCAN功能，全靜態(tài)內(nèi)核提供了擴展的節(jié)電方式，振蕩器可停止和恢復(fù)而不丟失數(shù)據(jù)，改進的1 1內(nèi)部時分頻器在12MHz外部時鐘頻率時實現(xiàn)500ns指令周期，AT89C51CC01本身自有CAN總線控制器，故不需要外加CAN總線控制器。所述CAN 總線電路2-2是管理中心計算機(1)和CAN現(xiàn)場總線控制終端(4)通信接口，所述驅(qū)動電路2-3起到功率放大和隔離作用，所述單總線電路端子2-4起到連接CAN現(xiàn)場總線控制終端(4)和溫度傳感器( 作用，所述濕度信號調(diào)理電路2-5將濕度傳感器(6)0. 96 3. 90V 電壓信號調(diào)理成0. 00 5. OOV電壓信號，以便MCU單片機2-1A/D轉(zhuǎn)換器能夠接收信號。所述CAN總線電路2-2包括光電耦合器3_1、CAN總線收發(fā)器3_2、防雷擊管3_3、 電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電容Cl、電容C2。光電耦合器3_1選用高速光耦隔離 6N137芯片，在此用2片6附37芯片，MCU單片機2_1的T)(DC引腳通過電阻Rl和一片6附37 芯片IN引腳連接，MCU單片機2-1的RXDC引腳和另一片6N137芯片OUT引腳連接，CAN總線收發(fā)器3-2選用TJA1050芯片，一片6N137芯片OUT引腳連接TJA1050芯片引腳TXD，另一片6N137芯片IN引腳通過電阻R2連接TJA1050芯片引腳RXD, TJA1050芯片的CANH引腳通過電阻R3、電容Cl、防雷擊管3-3與CAN總線節(jié)點相連，TJA1050芯片的CANL引腳通過電阻R4、電容C2、防雷擊管3-3與CAN總線節(jié)點相連。所述單總線電路端子2-4包括單總線4-1、單總線接線端子4_2、MCU單片機2-1P0 口 8個引腳接口 4-3、1 ^單片機2-1 2 口 8個引腳接口 4_4。單總線4_1是DALLAS公司的一項專有技術(shù)。單總線，顧名思義，只有一根數(shù)據(jù)線，它采用單根信號線既傳輸時鐘又傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)的傳輸是雙向的。能在現(xiàn)場采集溫度數(shù)據(jù)，并將測量到的溫度數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出以串行數(shù)字信號輸出，易與微控制器連接。它具有節(jié)省I/O 口線資源，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，便于總線擴展和維護的優(yōu)點。所述單總線接線端子4-2是溫度傳感器(5) 和CAN現(xiàn)場總線控制終端(4)連接節(jié)點，MCU單片機2-1P0 口 8個引腳接口 4_3和MCU單片機2-1P2 口 8個引腳接口 4-4連接單總線接線端子4-2上，單總線接線端子4_2共16個端子，每個輸入端子分別接到8路溫度傳感器，在此最大既16X8 = 128路溫度測量點，至于需要多少路溫度測量點，視情況而定。本發(fā)明的有益效果是1.控制實時性能好，監(jiān)控界面生動準確。2.電路簡單高效，抗干擾能力強。3.電纜線少，便于應(yīng)用，成本低。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明CAN現(xiàn)場總線控制終端結(jié)構(gòu)及工作連接示意圖。圖3為本發(fā)明CAN總線電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明單總線電路端子結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施對本發(fā)明進一步詳細說明。第一步如圖1所示，在管理中心計算機(1)上安裝工業(yè)控制組態(tài)軟件，設(shè)計各種糧情監(jiān)控界面，同時管理中心計算機(1)還將通過現(xiàn)場總線C3)與各CAN現(xiàn)場總線控制終端(4)通信，對糧情各個參數(shù)進行設(shè)定。第二步如圖1和如圖2所示，各CAN現(xiàn)場總線控制終端，采集溫度、濕度和接觸器(7)信號通過現(xiàn)場總線(3)傳送到管理中心計算機(1)，管理中心計算機⑴能對各種糧情監(jiān)控界面動態(tài)實時顯示，同時管理中心計算機(1)通過現(xiàn)場總線( 對各CAN現(xiàn)場總線控制終端(4)發(fā)出指令。第三步管理中心計算機(1)根據(jù)需要可以查詢實時和歷史數(shù)據(jù)、報表打印、報警處理。
權(quán)利要求
1.一種基于現(xiàn)場總線糧情監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于包括管理中心計算機(l)、RS-232轉(zhuǎn)換CAN總線模塊(2)現(xiàn)場總線(3)、若干個CAN現(xiàn)場總線控制終端G)、若干個溫度傳感器 (5)、若干個濕度傳感器(6)、若干個接觸器(7)七部分。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于現(xiàn)場總線糧情監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述CAN現(xiàn)場總線控制終端(4)包括MCU單片機2-1、CAN總線電路2_2、驅(qū)動電路2_3、單總線電路端子 2-4、濕度信號調(diào)理電路2-5組成。MCU單片機2-1選用Atmel公司的AT89C51CC01單片機， AT89C51CC0X系列單片機作為MCS-51微控制器家族的一員，其控制器的內(nèi)核是51系列單片機，采用了強大的80C51指令集并成功地包括了 Philips半導(dǎo)體SJA1000CAN控制器的 PeliCAN功能，全靜態(tài)內(nèi)核提供了擴展的節(jié)電方式，振蕩器可停止和恢復(fù)而不丟失數(shù)據(jù)，改進的1 1內(nèi)部時分頻器在12MHz外部時鐘頻率時實現(xiàn)500ns指令周期，AT89C51CC01本身自有CAN總線控制器，故不需要外加CAN總線控制器。所述CAN總線電路2_2是管理中心計算機(1)和CAN現(xiàn)場總線控制終端(4)通信接口，所述驅(qū)動電路2-3起到功率放大和隔離作用，所述單總線電路端子2-4起到連接CAN現(xiàn)場總線控制終端(4)和溫度傳感器(5) 作用，所述濕度信號調(diào)理電路2-5將濕度傳感器(6)0. 96 3. 90V電壓信號調(diào)理成0. 00 5. OOV電壓信號，以便MCU2-1A/D轉(zhuǎn)換器能夠接收信號。
3.如權(quán)利要求2所述的CAN總線電路2-2，其特征在于所述CAN總線電路2-2包括光電耦合器3-1、CAN總線收發(fā)器3-2、防雷擊管3-3、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電容 Cl、電容C2。光電耦合器3-1選用高速光耦隔離6N137芯片，在此用2片6N137芯片，MCU 單片機2-1的T)(DC引腳通過電阻Rl和一片6N137芯片IN引腳連接，MCU單片機2_1的 RXDC引腳和另一片6附37芯片OUT引腳連接，CAN總線收發(fā)器3_2選用TJA1050芯片，一片 6N137芯片OUT引腳連接TJA1050芯片引腳TXD,另一片6N137芯片IN引腳通過電阻R2連接TJA1050芯片引腳RXD，TJA1050芯片的CANH引腳通過電阻R3、電容Cl、防雷擊管3_3與 CAN總線節(jié)點相連，TJA1050芯片的CANL引腳通過電阻R4、電容C2、防雷擊管3_3與CAN總線節(jié)點相連。
4.如權(quán)利要求2所述的單總線電路端子2-4，其特征在于所述單總線電路端子2-4包括單總線4-1、單總線接線端子4-2、MCU單片機PO 口 8個引腳接口 4_3、MCU單片機P2 口 8個引腳接口 4-4。單總線4-1是DALLAS公司的一項專有技術(shù)。單總線，顧名思義，只有一根數(shù)據(jù)線，它采用單根信號線既傳輸時鐘又傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)的傳輸是雙向的。能在現(xiàn)場采集溫度數(shù)據(jù)，并將測量到的溫度數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出以串行數(shù)字信號輸出，易與微控制器連接。它具有節(jié)省I/O 口線資源，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，便于總線擴展和維護等優(yōu)點。所述單總線接線端子4-2是溫度傳感器(5)和CAN現(xiàn)場總線控制終端(4)連接節(jié)點， MCU單片機PO 口 8個引腳接口 4-3和MCU單片機P2 口 8個引腳接口 4_4連接單總線接線端子4-2上，單總線接線端子4-2共16個端子，每個輸入端子分別接到8路溫度傳感器，在此最大既16X8 = 128路溫度測量點，至于需要多少路溫度測量點，視情況而定。
全文摘要
一種糧情監(jiān)控系統(tǒng)，屬于電工電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動化領(lǐng)域，具體涉及一種基于CAN現(xiàn)場總線糧情監(jiān)控系統(tǒng)。本發(fā)明包括管理中心計算機(1)、RS-232轉(zhuǎn)換CAN總線模塊(2)、現(xiàn)場總線(3)、若干個CAN現(xiàn)場總線控制終端(4)、若干個溫度傳感器(5)、若干個濕度傳感器(6)、若干個接觸器(7)。管理中心計算機(1)完成監(jiān)控界面動態(tài)實時顯示和準確控制，CAN現(xiàn)場總線控制終端(4)采集溫度、濕度和接觸器(7)信號通過現(xiàn)場總線(3)傳送到管理中心計算機(1)。本發(fā)明控制實時性能好、監(jiān)控界面生動準確、電路簡單高效，抗干擾能力強、電纜線少、便于應(yīng)用、成本低。
文檔編號G05B19/418GK102200763SQ20101012961
公開日2011年9月28日 申請日期2010年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日
發(fā)明者姜重然 申請人:佳木斯大學(xué)