專利名稱：基于can總線的報數(shù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)自動化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種報數(shù)系統(tǒng)，尤其涉及一種基于CAN總線的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、處理、存貯、傳輸和發(fā)布、實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息流過程自動化的報數(shù)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在選礦和選煤等礦物加工企業(yè)、機械企業(yè)、有色和鋼鐵等冶金企業(yè)，許多環(huán)節(jié)還脫離不了人工操作，而操作的依據(jù)是生產(chǎn)過程中的數(shù)量信息、質(zhì)量信息或化學成分信息，但是由于物料的特點和檢測技術(shù)的限制，有些物料的指標很難實現(xiàn)在線自動測量，所以必須通過人工定時采樣、化驗或離線的儀器分析后將結(jié)果反饋給相應(yīng)設(shè)備的現(xiàn)場操作者(或稱為崗位司機)。崗位司機對于數(shù)質(zhì)量信息或化學成分信息的需求有很強的時效性，比如煉鋼爐前，要求中間冶煉鋼水成分從試樣送出至得到分析檢測結(jié)果數(shù)據(jù)的周期控制在3min以內(nèi)，煉鐵高爐、燒結(jié)機爐前對產(chǎn)品成分的實時掌握也有相應(yīng)的周期要求。同時在選礦或選煤企業(yè)，對設(shè)備的操作，除了需要本設(shè)備的分選指標外，有時候還需要相鄰環(huán)節(jié)的分選指標。 眾所周知，檢驗結(jié)果數(shù)據(jù)的準確、快捷、及時傳送是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。將分析檢測得到的結(jié)果數(shù)據(jù)從分析室或化驗室送達生產(chǎn)現(xiàn)場崗位司機或其它部門的過程，稱為報數(shù)系統(tǒng)。報數(shù)系統(tǒng)有人工報數(shù)系統(tǒng)和自動報數(shù)系統(tǒng)兩種類型，傳統(tǒng)的報數(shù)是通過打電話或報告單人工傳送，打電話報數(shù)容易出差錯，同時一個數(shù)據(jù)可能需要報給不同的崗位導致勞動強度大，而報告單人工傳送的報數(shù)速度很慢，根本滿足不了及時性要求。自動報數(shù)系統(tǒng)是生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息流過程自動化的表現(xiàn)形式和發(fā)展方向。自動報數(shù)系統(tǒng)按照出現(xiàn)的時間先后順序有以下幾種方式(1)手動撥碼數(shù)據(jù)輸出一多芯電纜傳送一現(xiàn)場燈泡或LED發(fā)光二極管顯示；(2)手工書寫報告單數(shù)據(jù)一攝像頭成像一同芯電纜圖像信號傳輸一現(xiàn)場電視CRT 顯不；(3)分析儀器串口自動數(shù)據(jù)輸出一雙芯電纜傳輸一現(xiàn)場串行打印機打??；(4)分析儀器串口自動數(shù)據(jù)輸出一計算機串口自動數(shù)據(jù)采集或人工鍵盤輸入一專線或無線modem傳送一現(xiàn)場計算機接收一計算機顯示器顯示；(5)分析儀器聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)輸出或人工鍵盤輸入計算機一計算機網(wǎng)絡(luò)傳輸一網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫接收一現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)工作站顯示。其中以上(1)、⑵和(3)已經(jīng)淘汰，(4)和(5)均用計算機現(xiàn)場顯示，投資大而且造成計算機硬件資源的浪費，同時方式(4)對于多點數(shù)據(jù)采集和多點數(shù)據(jù)顯示難度大、可擴展性差，而方式(5)雖然功能強大，但需要在車間鋪設(shè)計算機網(wǎng)絡(luò)，對于投資、網(wǎng)絡(luò)的性能和現(xiàn)場的技術(shù)人員都有極高的要求。自動報數(shù)系統(tǒng)按照通信方式有以下幾種(1) 20mA電流環(huán)傳輸。這種方式雖然抗干擾特別是抗高頻電磁干擾脈沖能力強，但只適合于點-點傳輸，而且系統(tǒng)復雜、故障點多、難以實現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)采集和發(fā)布。
(2)RS-485總線傳輸。RS-485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，具有良好的抗噪聲干擾性，長的傳輸距離和多站能力等優(yōu)點，是早期的工業(yè)測控系統(tǒng)首選的通信方式。但RS-485總線采用主-從式工作方式，導致對報數(shù)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集不靈活，而且 RS-485總線中一個站點的接口損壞，將導致整個通信系統(tǒng)癱瘓，查找故障點也很困難。C3)計算機網(wǎng)絡(luò)傳輸。不論采用有線的還是無線的計算機網(wǎng)絡(luò)報數(shù)，會大大增加投資和維護工作量，而且對于礦物加工企業(yè)、機械企業(yè)和冶金企業(yè)，工業(yè)環(huán)境非常惡劣高溫或潮濕、煙塵、振動、噪音和電磁干擾等，計算機網(wǎng)絡(luò)不適合于工業(yè)環(huán)境特別是車間內(nèi)使用。由此可見，現(xiàn)有的自動報數(shù)系統(tǒng)存在通信方式不適宜、系統(tǒng)成本高、結(jié)構(gòu)復雜、硬件資源浪費大、性價比低、安裝維護困難、系統(tǒng)配置不靈活，很難在中小型企業(yè)甚至大型企業(yè)推廣使用，導致這些企業(yè)不得不使用效率低、誤報率高、勞動強度大和及時性差的依靠通電話的人工報數(shù)方式。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有報數(shù)技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種傳輸速度快、自動化程度高、省時省力、報數(shù)準確可靠、通用性強、配置靈活方便和價格低廉的基于CAN總線的報數(shù)系統(tǒng)。為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種基于CAN總線的報數(shù)系統(tǒng)，其特征是包括化驗室計算機、DCS計算機、信息終端和CAN總線，所述的化驗室計算機通過CAN適配器與CAN總線相連，所述的DCS計算機通過CAN適配器與CAN總線相連，所述的信息終端通過CAN收發(fā)器與CAN總線相連，所述的化驗室計算機內(nèi)安裝有多串口卡，分析儀微機的串口與多串口卡連接，所述的化驗室計算機內(nèi)安裝有網(wǎng)卡，網(wǎng)卡通過網(wǎng)線與局域網(wǎng)HUB相連，所述的化驗室計算機和DCS計算機還配置有鍵盤、鼠標、顯示器和打印機。所述的化驗室計算機用于采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，生產(chǎn)數(shù)據(jù)的來源和采集方法如下(1)人工輸入在選礦廠或選煤廠的大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)來源于人工化驗，它直接反映崗位司機的操作效果，崗位司機往往根據(jù)這些化驗數(shù)據(jù)來調(diào)整他們對分選設(shè)備的操作。在生產(chǎn)過程中需要定時采樣和化驗的樣品數(shù)量達幾十個，主要有灰分、水分、濃度和發(fā)熱量等，這與選礦廠或選煤廠的規(guī)模和分選工藝有關(guān)。這些樣品由人工化驗分析后，化驗數(shù)據(jù)由化驗員通過鍵盤直接輸入到所述的化驗室計算機。在煉鐵或煉鋼等冶金企業(yè)，一些樣品無法用分析儀檢測而只能用人工化驗，或者分析儀沒有串口輸出數(shù)據(jù)功能，這些數(shù)據(jù)也只能由化驗員通過鍵盤直接輸入到所述的化驗
室計算機。(2)分析儀的串口輸出在冶金企業(yè)使用的分析儀幾乎都有分析結(jié)果的串口輸出，所述的化驗室計算機通過多串口卡擴展多路RS-232串口，再分別連接不同的分析儀的微機串口，并根據(jù)分析儀的通信協(xié)議讀取分析儀的檢測結(jié)果數(shù)據(jù)。(3) DCS 計算機DCS，即分布式控制系統(tǒng)或集散控制系統(tǒng)(Distributed Control System)，在DCS 的監(jiān)控計算機上保存有企業(yè)大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)都是由DCS因過程監(jiān)視和控制需要從溫度、倉位、重量和灰分等工藝過程模擬量由A/D轉(zhuǎn)換而來，所述的DCS計算機通過CAN 適配器與CAN總線連接，按照約定的通信協(xié)議，發(fā)布生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)與所述的化驗室計算機
ififn。所述的CAN適配器為光隔離的RS-232/CAN轉(zhuǎn)換器、或光隔離的USB/CAN轉(zhuǎn)換器、 或光隔離的PCI總線CAN適配卡。所述的多串口卡為4 口或8 口的PCI總線RS-232串口卡，根據(jù)分析儀的數(shù)量可以在化驗室計算機內(nèi)插入多塊串口卡。所述的信息終端為基于CAN總線的信息終端，包括微處理器、CAN總線控制器、CAN 總線收發(fā)器、存儲器、按鍵、IXD液晶顯示屏和觸摸屏，信息終端通過CAN總線收發(fā)器與CAN 總線相連。所述的CAN總線與一般的通信總線相比，它的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性，主要特點為采用多主方式工作；非破壞性總線仲裁技術(shù)；直接通信距離最遠可達IOkm ；能實現(xiàn)點對點、一點對多點或全局廣播等多種方式傳送接收數(shù)據(jù)；CAN的每幀信息都有硬件CRC校驗及其它檢錯措施，具有極好的檢錯效果，CAN是所有總線中最為可靠的；一個CAN節(jié)點的故障不會影響總線上其它的節(jié)點；CAN總線的通信實時性強，它的數(shù)據(jù)傳輸速率可高達1Mbps，并且各節(jié)點使用相同的位速率；CAN總線的通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或者光導纖維，通過標準的插接件能夠方便的連接；CAN總線具有較高的性價比，結(jié)構(gòu)簡單，易于開發(fā)。CAN為串行通信協(xié)議，能有效地支持具有很高安全等級的分布實時控制。CAN協(xié)議遵循IS0/0SI模型，采用其中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層與應(yīng)用層。在CAN總線中，物理層和數(shù)據(jù)鏈路層基本上由硬件實現(xiàn)，差錯控制和流量控制也都由硬件自動完成。因此，關(guān)于應(yīng)用層協(xié)議的設(shè)計非常重要，其中最主要是確定CAN信息標識符的分配，它決定了信息相關(guān)的優(yōu)先權(quán)和信息的等待時間，同時也影響了信息濾波適用性、通訊結(jié)構(gòu)適用性和標識符使用的效率。本發(fā)明基于CAN總線的報數(shù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分為模擬量數(shù)據(jù)和開關(guān)量數(shù)據(jù)，模擬量數(shù)據(jù)反映生產(chǎn)過程不斷變化的指標，而開關(guān)量數(shù)據(jù)反映設(shè)備的狀態(tài)。為了簡化設(shè)計和降低通信量，將全廠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一編號，在通信過程中只傳輸數(shù)據(jù)的編號而不傳輸數(shù)據(jù)變量名稱。生產(chǎn)數(shù)據(jù)的編號原則是，范圍為0 255 ( —個字節(jié))，其中0表示數(shù)據(jù)結(jié)束，1 200號為模擬量數(shù)據(jù)，201 255號為開關(guān)量數(shù)據(jù)。具體編排方法可以根據(jù)車間劃分或數(shù)據(jù)
來源劃分。
數(shù)據(jù)編號數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)長度描述0表示數(shù)據(jù)結(jié)束1-200模擬量6位ASCII碼，表示的范圍為 0. 0001-999999化驗數(shù)據(jù)或A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，單位為工程量，小于0.0001或大于 999999可以用科學記數(shù)法表示。201-255開關(guān)量16位二進制(2個字節(jié))每一位反映設(shè)備的啟動或停止狀態(tài)，2個字節(jié)長度
5
本發(fā)明采用CAN2. 0協(xié)議的11位信息標識符的標準數(shù)據(jù)鏈路幀格式，標識符的分
配為
權(quán)利要求
1.一種基于CAN總線的報數(shù)系統(tǒng)，其特征是包括化驗室計算機、DCS計算機、信息終端和CAN總線，所述的化驗室計算機通過CAN適配器與CAN總線相連，所述的DCS計算機通過 CAN適配器與CAN總線相連，所述的信息終端通過CAN收發(fā)器與CAN總線相連，所述的化驗室計算機內(nèi)安裝有多串口卡，分析儀微機的串口與多串口卡連接，所述的化驗室計算機內(nèi)安裝有網(wǎng)卡，網(wǎng)卡通過網(wǎng)線與局域網(wǎng)HUB相連，所述的化驗室計算機和DCS計算機還配置有鍵盤、鼠標、顯示器和打印機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線的報數(shù)系統(tǒng)，其特征在于所述的信息終端為基于CAN總線的信息終端，包括微處理器、CAN總線控制器、CAN總線收發(fā)器、存儲器、按鍵、 IXD液晶顯示屏和觸摸屏。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線的報數(shù)系統(tǒng)，其特征在于所述的CAN適配器為光隔離的RS-232/CAN轉(zhuǎn)換器、或光隔離的USB/CAN轉(zhuǎn)換器、或光隔離的PCI總線CAN適配卡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線的報數(shù)系統(tǒng)，其特征在于所述的多串口卡為 4 口或8 口的PCI總線RS-232串口卡，根據(jù)分析儀的數(shù)量可以在化驗室計算機內(nèi)插入多塊串口卡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線的報數(shù)系統(tǒng)，其特征在于所述的CAN總線采用CAN2. 0協(xié)議的11位信息標識符的標準數(shù)據(jù)鏈路幀格式，具體分配如下ID. 28 ID. 22 為目的地址，ID. 21 ID. 20為功能碼，ID. 19 ID. 18為附加功能碼，數(shù)據(jù)長度碼DLC3 DLCO和數(shù)據(jù)域的內(nèi)容與功能碼和功能附加碼有關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線的報數(shù)系統(tǒng)，其特征在于所述的化驗室計算機還包括報數(shù)系統(tǒng)管理軟件，更進一步的，包括系統(tǒng)監(jiān)視模塊、通信配置模塊、數(shù)據(jù)查詢模塊、報表打印模塊、節(jié)點管理模塊、用戶管理模塊和幫助模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于CAN總線的報數(shù)系統(tǒng)，屬于工業(yè)自動化技術(shù)領(lǐng)域。主要解決現(xiàn)有的報數(shù)系統(tǒng)成本高、結(jié)構(gòu)復雜、硬件資源浪費大和系統(tǒng)配置不靈活的技術(shù)問題。本發(fā)明的特征在于包括化驗室計算機、DCS計算機、信息終端和CAN總線，所述的化驗室計算機通過CAN適配器與CAN總線相連，所述的DCS計算機通過CAN適配器與CAN總線相連，所述的信息終端通過CAN收發(fā)器與CAN總線相連，所述的化驗室計算機通過多串口卡與分析儀微機連接，所述的化驗室計算機通過網(wǎng)卡與局域網(wǎng)HUB相連。本發(fā)明具有數(shù)據(jù)傳輸速度快、及時性好、自動化程度高、省時省力、報數(shù)準確可靠和通用性強的優(yōu)點，可廣泛適用于選礦、選煤、機械及冶金行業(yè)。
文檔編號G05B19/418GK102375438SQ20101025113
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月12日
發(fā)明者楊小平 申請人:中國礦業(yè)大學(北京)