CAN總線(xiàn)在分布式烤煙控制系統中的應用

眾所周知，我國是一個(gè)煙草大國，煙草行業(yè)在國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位。
煙草行業(yè)涵蓋煙葉種植、煙葉烘烤、煙葉發(fā)酵、卷煙生產(chǎn)及銷(xiāo)售等環(huán)節，各環(huán)節的生產(chǎn)過(guò)程、管理水平、生產(chǎn)能力和生產(chǎn)質(zhì)量都將直接影響到最終產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟社會(huì )效益。在整個(gè)煙草生產(chǎn)過(guò)程中，煙葉烘烤的質(zhì)量起到了至關(guān)重要的作用，然而令人遺憾的是，目前貴州省乃至全國煙農多數使用人工作坊式進(jìn)行煙葉的烘烤，烤房?jì)鹊臏囟?、濕度等對煙葉質(zhì)量有影響的環(huán)境參數只能靠人工方式進(jìn)行測量和控制，因而無(wú)法保證烤煙的質(zhì)量，使得農民的收入沒(méi)有得到明顯提高。為了保證烤煙質(zhì)量，必須采取先進(jìn)的控制手段來(lái)對環(huán)境溫度和濕度以及持續時(shí)間進(jìn)行有效控制，自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展給烤煙環(huán)境的精確控制帶來(lái)了可能。
本系統結合現場(chǎng)總線(xiàn)和單片機控制技術(shù)，構建了分布烤煙控制系統，實(shí)現了對分散在不同位置的烤房進(jìn)行實(shí)時(shí)遠程監控。
1 CAN總線(xiàn)概述
當今計算機控制系統正迅速向分散的現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統（FCS）方向發(fā)展，現場(chǎng)總線(xiàn)的使用，使得包含工業(yè)控制系統在內的各類(lèi)控制系統的控制功能徹底下放到控制現場(chǎng)，系統的性能進(jìn)一步提高。
在眾多的現場(chǎng)總線(xiàn)中，CAN（Control Area Network）以其獨特的優(yōu)勢在各類(lèi)控制系統的應用日益廣泛。CAN總線(xiàn)協(xié)議簡(jiǎn)單、實(shí)現容易、成本低，能方便與微控制器接口，特別適合中小型控制系統中。因此，考慮到行業(yè)特點(diǎn)及控制要求，在方案中我們選擇了CAN總線(xiàn)作為整個(gè)系統的數據通信系統。
2 控制系統方案
本系統基于CAN總線(xiàn)構建，將CAN總線(xiàn)接口內置于烤煙控制器中，并使用雙絞線(xiàn)作為總線(xiàn)連接至監控計算機的CAN總線(xiàn)適配器，形成分布式控制系統，如圖1所示。

圖1 控制系統結構
2．1烤煙控制器
內置單片微控制器（AT89C52）的烤煙控制器對烤煙環(huán)境的溫度及濕度進(jìn)行采樣，依據一定的控制規律（烤煙環(huán)境的溫度和濕度控制規律）產(chǎn)生控制信號對溫度及濕度進(jìn)行控制，并接收監控計算機發(fā)送來(lái)的命令完成控制參數的修改或上傳檢測到的溫度和濕度。
由于烤煙過(guò)程對環(huán)境的要求并不是非常高，為簡(jiǎn)化控制系統結構，降低成本，使用了如下方案進(jìn)行設計。
溫度的采樣采用全數字溫度傳感器DS18B20（DALLAS公司生產(chǎn)），該傳感器使用串行接口（1-Wire總線(xiàn)）與微控制器連接，測量溫度最高達125℃，精度可達0.005℃，完全可滿(mǎn)足烤煙溫度檢測的需要；而溫度的調節直接通過(guò)直流電機驅動(dòng)火門(mén)控制進(jìn)風(fēng)量進(jìn)行。
環(huán)境的濕度可間接從采樣到的濕球溫度計算得到，從而避免使用昂貴的濕度傳感器；而濕度通過(guò)直流電機控制窗戶(hù)的開(kāi)啟大小來(lái)控制。
CAN總線(xiàn)接口使用菲利浦公司的SJA1000協(xié)議接口芯片、6N137光電隔離器和82C250總線(xiàn)收發(fā)器構成。
2．2 監控計算機
利用CAN總線(xiàn)適配器（USB接口）實(shí)現計算機控制信息和CAN總線(xiàn)協(xié)議數據的相互轉換，完成對現場(chǎng)控制節點(diǎn)的集中管理。
監控軟件采用Visual Basic平臺進(jìn)行開(kāi)發(fā)，完成對控制節點(diǎn)的實(shí)時(shí)監控。
3 烤煙控制節點(diǎn)設計
依據上述控制功能要求，烤煙控制節點(diǎn)包含AT89C52、LCD顯示器、CAN總線(xiàn)接口電路、兩片DS18B20、兩套直流電機控制電路，如圖2所示。