專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于現(xiàn)場(chǎng)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(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化領(lǐng)域，具體涉及一種基于現(xiàn)場(chǎng)總線糧情監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
糧食人類(lèi)賴(lài)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(chǔ)存不當(dāng)造成大量的糧食浪費(fèi)，那么會(huì)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，糧食安全至關(guān)重要。糧食在存儲(chǔ)過(guò)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?fàn)€變質(zhì)，只要監(jiān)測(cè)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(chǔ)藏一直是困擾糧食管理單位的重大問(wèn)題， 改善糧食倉(cāng)儲(chǔ)條件，提高糧食倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)水平，促進(jìn)糧食倉(cāng)儲(chǔ)科技進(jìn)步勢(shì)在必行。以往采取的措施是用人工的辦法對(duì)糧食進(jìn)行晾曬，通風(fēng)，噴灑藥劑防止因存儲(chǔ)不當(dāng)引起的蟲(chóng)害，消耗了大量的人力和財(cái)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(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，目前普遍采用電子和計(jì)算機(jī)對(duì)糧情測(cè)控和管理，但是仍然有很多不盡人意的問(wèn)題， 比如抗干擾性能差、傳輸數(shù)據(jù)丟失、上位機(jī)界面不生動(dòng)形象等，針對(duì)這些情況提出一種基于現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)總線控制系統(tǒng)技術(shù)是20世紀(jì)80年代中期在國(guó)外上發(fā)展起來(lái)的一種嶄新的工業(yè)控制技術(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)總線(fieldbus)是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、在微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱(chēng)為開(kāi)放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)，是現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)與控制系統(tǒng)的集成。隨著微處理器與計(jì)算機(jī)功能的不斷增強(qiáng)和價(jià)格的降低，計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正在迅猛發(fā)展和擴(kuò)大?，F(xiàn)場(chǎng)總線可實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)的信息集成，實(shí)施綜合自動(dòng)化，形成工廠底層網(wǎng)絡(luò)，完成現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備之間的多點(diǎn)數(shù)字通信，實(shí)現(xiàn)底層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間以及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)與外界的信息交換。由于采用現(xiàn)場(chǎng)總線將使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)安裝費(fèi)用減少并且易于維護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)正越來(lái)越受到人們的重視。目前，國(guó)際上已經(jīng)出現(xiàn)的現(xiàn)場(chǎng)總線有幾百種，其中典型的有一定影響并占有一定市場(chǎng)份額的主要有基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)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(guó)的BOSCH公司為汽車(chē)監(jiān)測(cè)、控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的一種串行數(shù)據(jù)通信多主機(jī)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(chǎng)總線糧情監(jiān)控系統(tǒng)，以解決糧情監(jiān)控問(wèn)題，所述技術(shù)方案如下一種基于現(xiàn)場(chǎng)總線糧情監(jiān)控系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括管理中心計(jì)算機(jī)(1)、 RS-232轉(zhuǎn)換CAN總線模塊(2)現(xiàn)場(chǎng)總線(3)、若干個(gè)CAN現(xiàn)場(chǎng)總線控制終端、若干個(gè)溫度傳感器(5)、若干個(gè)濕度傳感器(6)、若干個(gè)接觸器(7)。所述管理中心計(jì)算機(jī)(1)采用PCI總線工業(yè)控制機(jī)，在管理中心計(jì)算機(jī)(1)上安裝工業(yè)控制組態(tài)軟件，設(shè)計(jì)各種糧情監(jiān)控界面，同時(shí)管理中心計(jì)算機(jī)(1)還將通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(3)與各CAN現(xiàn)場(chǎng)總線控制終端(4)通信，對(duì)糧情進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。由于PCI總線工業(yè)控制機(jī)沒(méi)有CAN總線而有RS-232接口，所以為了和現(xiàn)場(chǎng)總線( 連接選用RS-232轉(zhuǎn)換CAN 總線模塊O)。所述現(xiàn)場(chǎng)總線(3)選用CAN現(xiàn)場(chǎng)總線，CAN現(xiàn)場(chǎng)總線是一種普及率很高現(xiàn)場(chǎng)總線(f ieldbus)，直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km，速率5Kbps以下，通信速率最高可達(dá)lMWs， 此時(shí)通信距離最長(zhǎng)為40m，節(jié)點(diǎn)目前可達(dá)110個(gè)，通信介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜或光纖。所述CAN現(xiàn)場(chǎng)總線控制終端(4)是采用MCU智能終端，負(fù)責(zé)溫度和濕度測(cè)量并對(duì)通風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，把信息傳送到管理中心計(jì)算機(jī)(1)，接收管理中心計(jì)算機(jī)(1)的控制信息，所用CAN 現(xiàn)場(chǎng)總線控制終端(4)根據(jù)糧食存儲(chǔ)企業(yè)和監(jiān)控系統(tǒng)決定。所述溫度傳感器(5)選用美國(guó) 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(jiǎn)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(bào)警界限的特點(diǎn)。 DS18B20在食品庫(kù)、冷庫(kù)、糧庫(kù)、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(guó)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(shí)間快，漂移小。在標(biāo)準(zhǔn)工作電壓(Dc5V)和標(biāo)準(zhǔn)室溫)下，隨著RH值從0 100%，對(duì)應(yīng)的輸出電壓從0. 196 3. 190V。測(cè)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(chǎng)總線控制終端(4)包括MCU單片機(jī)2_1、CAN總線電路2_2、驅(qū)動(dòng)電路2-3、單總線電路端子2-4、濕度信號(hào)調(diào)理電路2-5組成。MCU單片機(jī)2_1選用Atmel公司的AT89C51CC01單片機(jī)，AT89C5ICCOx系列單片機(jī)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(jī)，采用了強(qiáng)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(kuò)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(jìn)的1 1內(nèi)部時(shí)分頻器在12MHz外部時(shí)鐘頻率時(shí)實(shí)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(jì)算機(jī)(1)和CAN現(xiàn)場(chǎng)總線控制終端(4)通信接口，所述驅(qū)動(dòng)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(chǎng)總線控制終端(4)和溫度傳感器( 作用，所述濕度信號(hào)調(diào)理電路2-5將濕度傳感器(6)0. 96 3. 90V 電壓信號(hào)調(diào)理成0. 00 5. OOV電壓信號(hào)，以便MCU單片機(jī)2-1A/D轉(zhuǎn)換器能夠接收信號(hào)。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(jī)2_1的T)(DC引腳通過(guò)電阻Rl和一片6附37 芯片IN引腳連接，MCU單片機(jī)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(guò)電阻R2連接TJA1050芯片引腳RXD, TJA1050芯片的CANH引腳通過(guò)電阻R3、電容Cl、防雷擊管3-3與CAN總線節(jié)點(diǎn)相連，TJA1050芯片的CANL引腳通過(guò)電阻R4、電容C2、防雷擊管3-3與CAN總線節(jié)點(diǎn)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(jī)2-1P0 口 8個(gè)引腳接口 4-3、1 ^單片機(jī)2-1 2 口 8個(gè)引腳接口 4_4。單總線4_1是DALLAS公司的一項(xiàng)專(zhuān)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(hào)線既傳輸時(shí)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(chǎng)采集溫度數(shù)據(jù)，并將測(cè)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(hào)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(jiǎn)單，成本低廉，便于總線擴(kuò)展和維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。所述單總線接線端子4-2是溫度傳感器(5) 和CAN現(xiàn)場(chǎng)總線控制終端(4)連接節(jié)點(diǎn)，MCU單片機(jī)2-1P0 口 8個(gè)引腳接口 4_3和MCU單片機(jī)2-1P2 口 8個(gè)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(gè)端子，每個(gè)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(cè)量點(diǎn)，至于需要多少路溫度測(cè)量點(diǎn)，視情況而定。本發(fā)明的有益效果是1.控制實(shí)時(shí)性能好，監(jiān)控界面生動(dòng)準(zhǔn)確。2.電路簡(jiǎn)單高效，抗干擾能力強(qiáng)。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(chǎng)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(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。第一步如圖1所示，在管理中心計(jì)算機(jī)(1)上安裝工業(yè)控制組態(tài)軟件，設(shè)計(jì)各種糧情監(jiān)控界面，同時(shí)管理中心計(jì)算機(jī)(1)還將通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線C3)與各CAN現(xiàn)場(chǎng)總線控制終端(4)通信，對(duì)糧情各個(gè)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。第二步如圖1和如圖2所示，各CAN現(xiàn)場(chǎng)總線控制終端，采集溫度、濕度和接觸器(7)信號(hào)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(3)傳送到管理中心計(jì)算機(jī)(1)，管理中心計(jì)算機(jī)⑴能對(duì)各種糧情監(jiān)控界面動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)管理中心計(jì)算機(jī)(1)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線( 對(duì)各CAN現(xiàn)場(chǎng)總線控制終端(4)發(fā)出指令。第三步管理中心計(jì)算機(jī)(1)根據(jù)需要可以查詢實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)、報(bào)表打印、報(bào)警處理。
權(quán)利要求
1.一種基于現(xiàn)場(chǎng)總線糧情監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于包括管理中心計(jì)算機(jī)(l)、RS-232轉(zhuǎn)換CAN總線模塊(2)現(xiàn)場(chǎng)總線(3)、若干個(gè)CAN現(xiàn)場(chǎng)總線控制終端G)、若干個(gè)溫度傳感器 (5)、若干個(gè)濕度傳感器(6)、若干個(gè)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(chǎng)總線糧情監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述CAN現(xiàn)場(chǎng)總線控制終端(4)包括MCU單片機(jī)2-1、CAN總線電路2_2、驅(qū)動(dòng)電路2_3、單總線電路端子 2-4、濕度信號(hào)調(diào)理電路2-5組成。MCU單片機(jī)2-1選用Atmel公司的AT89C51CC01單片機(jī)， AT89C51CC0X系列單片機(jī)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(jī)，采用了強(qiáng)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(kuò)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(jìn)的1 1內(nèi)部時(shí)分頻器在12MHz外部時(shí)鐘頻率時(shí)實(shí)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(jì)算機(jī)(1)和CAN現(xiàn)場(chǎng)總線控制終端(4)通信接口，所述驅(qū)動(dòng)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(chǎng)總線控制終端(4)和溫度傳感器(5) 作用，所述濕度信號(hào)調(diào)理電路2-5將濕度傳感器(6)0. 96 3. 90V電壓信號(hào)調(diào)理成0. 00 5. OOV電壓信號(hào)，以便MCU2-1A/D轉(zhuǎn)換器能夠接收信號(hào)。
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(jī)2-1的T)(DC引腳通過(guò)電阻Rl和一片6N137芯片IN引腳連接，MCU單片機(jī)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(guò)電阻R2連接TJA1050芯片引腳RXD，TJA1050芯片的CANH引腳通過(guò)電阻R3、電容Cl、防雷擊管3_3與 CAN總線節(jié)點(diǎn)相連，TJA1050芯片的CANL引腳通過(guò)電阻R4、電容C2、防雷擊管3_3與CAN總線節(jié)點(diǎn)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(jī)PO 口 8個(gè)引腳接口 4_3、MCU單片機(jī)P2 口 8個(gè)引腳接口 4-4。單總線4-1是DALLAS公司的一項(xiàng)專(zhuān)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(hào)線既傳輸時(shí)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(chǎng)采集溫度數(shù)據(jù)，并將測(cè)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(hào)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(jiǎn)單，成本低廉，便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。所述單總線接線端子4-2是溫度傳感器(5)和CAN現(xiàn)場(chǎng)總線控制終端(4)連接節(jié)點(diǎn)， MCU單片機(jī)PO 口 8個(gè)引腳接口 4-3和MCU單片機(jī)P2 口 8個(gè)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(gè)端子，每個(gè)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(cè)量點(diǎn)，至于需要多少路溫度測(cè)量點(diǎn)，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(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化領(lǐng)域，具體涉及一種基于CAN現(xiàn)場(chǎng)總線糧情監(jiān)控系統(tǒng)。本發(fā)明包括管理中心計(jì)算機(jī)(1)、RS-232轉(zhuǎn)換CAN總線模塊(2)、現(xiàn)場(chǎng)總線(3)、若干個(gè)CAN現(xiàn)場(chǎng)總線控制終端(4)、若干個(gè)溫度傳感器(5)、若干個(gè)濕度傳感器(6)、若干個(gè)接觸器(7)。管理中心計(jì)算機(jī)(1)完成監(jiān)控界面動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示和準(zhǔn)確控制，CAN現(xiàn)場(chǎng)總線控制終端(4)采集溫度、濕度和接觸器(7)信號(hào)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(3)傳送到管理中心計(jì)算機(jī)(1)。本發(fā)明控制實(shí)時(shí)性能好、監(jiān)控界面生動(dòng)準(zhǔn)確、電路簡(jiǎn)單高效，抗干擾能力強(qiáng)、電纜線少、便于應(yīng)用、成本低。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102200763SQ20101012961
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)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(qǐng)人:佳木斯大學(xué)