為了提高橡膠加工廠的生產(chǎn)工藝執(zhí)行率,，強(qiáng)化工藝管理,，便于現(xiàn)場(chǎng)檢查工藝參數(shù),，利于企業(yè)推行企業(yè)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS,、企業(yè)管理信息系統(tǒng)MIS和貫徹ISO9000～9002質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),，我們?yōu)槟诚鹉z加工廠設(shè)計(jì)一套基于CAN總線的橡膠加工過(guò)程的分布式計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)。整個(gè)計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)由4個(gè)工程師站和13個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站點(diǎn)組成,，整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)以Windows9x為操作平臺(tái),，采用CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。整個(gè)系統(tǒng)已平穩(wěn)運(yùn)行一年,，運(yùn)行良好,。
　　
橡膠加工廠一般均設(shè)有：配合劑稱量、混煉,、硫化,、修補(bǔ)等工段，其中最為關(guān)鍵的兩個(gè)工段為稱量和硫化工段?，F(xiàn)在,，我國(guó)的一些橡膠加工廠的稱重配料和硫化為人工操作、控制,，人為因素極大地影響了橡膠制品的加工質(zhì)量和硫化性能,。為了減少人為的因素的影響，配料稱量,、橡膠硫化生產(chǎn)過(guò)程采用計(jì)算機(jī)控制是十分必要的,。整個(gè)計(jì)算機(jī)控制過(guò)程主要是硫化溫度的采集、控制,，在溫度控制時(shí),，加入數(shù)字增量PID調(diào)節(jié)功能。
　　
根據(jù)橡膠加工廠的特點(diǎn),整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)具有工藝流程畫面顯示,、曲線趨勢(shì)圖顯示,、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)故障報(bào)警及報(bào)表打印,、歷史數(shù)據(jù)查詢,、配方更改、工藝流程更改等功能,。為了使整個(gè)分布式測(cè)控系統(tǒng)能安全,、可靠、高性能地運(yùn)行,，同時(shí)考慮用戶將來(lái)的擴(kuò)展需要,，整個(gè)系統(tǒng)采用如下設(shè)計(jì)思路：
　　
（1）系統(tǒng)采用三級(jí)分布式結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò),由工程師管理站和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控站點(diǎn)構(gòu)成。工程師管理站對(duì)其所監(jiān)控的分現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控站進(jìn)行管理和調(diào)度,，通過(guò)熱鍵切換,，也可對(duì)整個(gè)分布式測(cè)控系統(tǒng)中的各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控站進(jìn)行統(tǒng)一管理和調(diào)度,。各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控站分管若干個(gè)現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸出（I/O）單元，且相互之間獨(dú)立,，共同完成各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控站點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集,、控制及通信功能,從而可以保證系統(tǒng)在某一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)I/O單元或某一現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控站出現(xiàn)故障時(shí)不出現(xiàn)失控現(xiàn)象。
　　
（2）現(xiàn)場(chǎng)工程師站向上與廠信息處理工作站,、總工程師等組成快速以太網(wǎng)（Ethernet）,，以備將來(lái)與Internet網(wǎng)互聯(lián)。
　　
（3）系統(tǒng)采用總線式的現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò),，它具備多主協(xié)議,、通信速率高、實(shí)時(shí)能力,、錯(cuò)誤糾正,、強(qiáng)噪聲抑制能力，同時(shí),，系統(tǒng)具備一定的擴(kuò)充能力,。
　　
（4）硬件采用模塊化結(jié)構(gòu)：現(xiàn)場(chǎng)單元全部采用智能化的測(cè)控模塊，且全為插拔式或插入螺絲端子接線,，以使現(xiàn)場(chǎng)若發(fā)生故障時(shí)維修人員可以方便,、快速地進(jìn)行更換，而不影響正常的生產(chǎn),。
　　
根據(jù)用戶需求,，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，從信號(hào)采集和控制流程看,，本系統(tǒng)分為4個(gè)獨(dú)立的部分：配合劑稱量工段分站,；橡膠混合工段分站；橡膠硫化工段分站,；成品修補(bǔ)工段分站,。其中每個(gè)部分設(shè)1臺(tái)工程師站對(duì)本站進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制。同時(shí)要求四部分的工程師站能互為備份,，當(dāng)某一臺(tái)工程師站出現(xiàn)故障時(shí),，通過(guò)熱鍵切換，系統(tǒng)進(jìn)入應(yīng)急托管狀態(tài),，由其他3臺(tái)工程師站進(jìn)行臨時(shí)托管,。從適用性、先進(jìn)性和系統(tǒng)低成本考慮,，現(xiàn)場(chǎng)總線采用CAN（控制器區(qū)域網(wǎng)）總線[2] [3],，它是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線，具有以下顯著特性：
　　
它是一種高速串行總線,，具備多主協(xié)議,，網(wǎng)上任意兩個(gè)接點(diǎn)都可以直接交換數(shù)據(jù),。
　　
具備實(shí)時(shí)能力。CAN網(wǎng)通過(guò)非破壞性的位總線仲裁技術(shù)來(lái)處理多接點(diǎn)同時(shí)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的沖突,，從而滿足實(shí)時(shí)性的需要,，也保證不丟失數(shù)據(jù)和損失帶寬。
　　
廣播式數(shù)據(jù)通訊,。采用CSMA/CD協(xié)議進(jìn)行總線控制及數(shù)據(jù)通信,，當(dāng)節(jié)點(diǎn)往網(wǎng)上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),，其他所有節(jié)點(diǎn)都同時(shí)收到數(shù)據(jù),。
　　
高傳輸可靠性
　　
CAN特別適合于網(wǎng)絡(luò)化智能設(shè)備，滿足ISO11898,，傳輸速率可達(dá)1Mbps,，傳輸距離1000m，傳輸方式和介質(zhì)為差分電壓和雙絞線,。驅(qū)動(dòng)器/接受器為64/64,，經(jīng)CAN總線擴(kuò)展器可擴(kuò)充到256個(gè)。
　　
工程師站
　　
根據(jù)用戶的需求,，本方案選用臺(tái)灣研華公司的工控機(jī)IPC610P,，其主頻為233MHz。為適應(yīng)總線需求,，在工控機(jī)內(nèi)配置一塊研華PCL841雙通道隔離式CAN總線卡,。它支持工控機(jī)與CAN網(wǎng)的聯(lián)接及通訊，傳輸速率最大為1Mbps,。比工控機(jī)通過(guò)RS-232經(jīng)ADAM4525再上CAN網(wǎng)的通訊速率大大提高,。 現(xiàn)場(chǎng)智能單元
　　
現(xiàn)場(chǎng)智能單元采用研華產(chǎn)品ADAM5000/CAN，它主要用來(lái)做獨(dú)立的數(shù)據(jù)采集控制,，可通過(guò)其CAN網(wǎng)接口與上位機(jī)通信,，特別適合應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)總線式的數(shù)據(jù)采集場(chǎng)合。ADAM5000/CAN內(nèi)置16位微處理器,，具有4個(gè)模塊插槽（支持64個(gè)I/O點(diǎn)）,，內(nèi)置CAN口。具有足夠的現(xiàn)場(chǎng)響應(yīng)能力和I/O 處理能力,。同時(shí)支持現(xiàn)場(chǎng)站點(diǎn)直接與CAN接口（可選DeviceNET或CANopen協(xié)議）,，且自帶軟硬件自檢和看門狗。
　　
ADAM5000/CAN使用中斷方法完成狀態(tài)改變功能,，在狀態(tài)改變功能時(shí),，僅當(dāng)數(shù)據(jù)改變時(shí)才產(chǎn)生數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)然后廣播到網(wǎng)上的所有設(shè)備,，計(jì)算機(jī)或控制器在事件發(fā)生的同時(shí)接收數(shù)據(jù),。
　　
現(xiàn)場(chǎng)I/O模塊
　　
現(xiàn)場(chǎng)I/O模塊采用ADAM5000系列,，它具有體積緊湊、符合現(xiàn)場(chǎng)總線的趨勢(shì),，其數(shù)據(jù)采集,、模擬輸出以及數(shù)字I/O等3種不同的數(shù)據(jù)采集，使現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備容易構(gòu)成計(jì)算機(jī)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò),。具有系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活,、易于安裝和組網(wǎng)、適合于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境,、支持的軟件豐富等特點(diǎn),。
　　
現(xiàn)場(chǎng)I/O 模塊根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際控制需要，分為模擬輸出模塊,、模擬輸入模塊,、數(shù)字輸入模塊、數(shù)字輸出模塊以及熱電偶（RTD）輸入模塊,，所用的幾種主要功能模塊如下：
　　
模擬量采集：ADAM5017（8通道）,，模擬量輸出：ADAM5024（4通道），數(shù)字量輸出：ADAM5056（16通道）,，數(shù)字量輸入：ADAM5052（隔離,、8通道），熱電偶輸入：ADAM50（3通道）,，繼電器輸入：ADAM5068（8通道）,。
　　
過(guò)程控制流程
　　
現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程信號(hào)采集及監(jiān)控流程由4部分組成：配合劑稱量工段控制流程、橡膠混合工段分站控制流程,、橡膠硫化工段分站控制流程,、成品修補(bǔ)工段分站控制流程，4個(gè)工段由相應(yīng)的工程師站管理,。每個(gè)工段又分為若干個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站點(diǎn),，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站點(diǎn)又實(shí)時(shí)監(jiān)控若干個(gè)現(xiàn)場(chǎng)I/O單元，形成四級(jí)管理,。
　　
數(shù)據(jù)采集監(jiān)控流程為：每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)I/O單元實(shí)時(shí)變送相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境參數(shù),，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控站點(diǎn)ADAM5000/CAN實(shí)時(shí)采集所屬的現(xiàn)場(chǎng)I/O單元的數(shù)值，然后ADAM5000/CAN將一些重要的數(shù)據(jù)通過(guò)CAN總線上報(bào)到工程師站,，工程師站根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的各種模擬信號(hào)以及數(shù)字量進(jìn)行邏輯判斷,、實(shí)時(shí)處理后，形成歷史數(shù)據(jù),，實(shí)時(shí)報(bào)警,、實(shí)時(shí)顯示各現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控站點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí),，產(chǎn)生必要的控制參數(shù),，再通過(guò)CAN總線傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)站點(diǎn)ADAM5000/CAN,，現(xiàn)場(chǎng)站點(diǎn)ADAM5000/CAN再分別通過(guò)數(shù)字輸出模塊和模擬輸出模塊實(shí)時(shí)控制相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境,。
　　
為了用戶操作方便,，需要畫面顯示、曲線趨勢(shì)圖顯示,、數(shù)據(jù)存儲(chǔ),、實(shí)時(shí)故障報(bào)警及報(bào)表打印等功能，因此,，在軟件設(shè)計(jì)時(shí),，采用組態(tài)式設(shè)計(jì)方法。應(yīng)用軟件采用Windows視窗技術(shù),，且為全新的中文瀏覽器界面,，操作界面圖形化,，使操作更為直觀,、方便、靈活,，視窗界面更為友好,。應(yīng)用軟件采用現(xiàn)場(chǎng)總線的通信協(xié)議，具有多主,、實(shí)時(shí),、高可靠性、較低的系統(tǒng)硬件成本等優(yōu)點(diǎn),，使應(yīng)用軟件可在環(huán)境較為惡劣的工作現(xiàn)場(chǎng)中穩(wěn)定運(yùn)行,，降低了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)險(xiǎn)性。
　　
軟件功能
　　
工程師站完成相應(yīng)工段分網(wǎng)的檢測(cè),、控制及管理任務(wù),，作為工程師的工具，使分網(wǎng)能夠低耗,、安全運(yùn)行,，其主要功能有：（1）巡檢、存儲(chǔ)并實(shí)時(shí)顯示分網(wǎng)的運(yùn)行參數(shù),，使工程師能夠隨時(shí)查看到分網(wǎng)的實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù),，從而對(duì)分網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一的檢測(cè)和管理。（2）根據(jù)分網(wǎng)實(shí)時(shí)參數(shù),，分析運(yùn)行工況,、及時(shí)發(fā)現(xiàn)分網(wǎng)出現(xiàn)的各種異常現(xiàn)象,，分析系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障,，并及時(shí)顯示報(bào)警,。（3）隨時(shí)打印各種報(bào)表和記錄，包括：報(bào)警打印,、報(bào)表定時(shí)打印,、操作記錄打印。（4）各種信息顯示,，包括：日期,、時(shí)間顯示，流程畫面顯示,，分組控制顯示,，趨勢(shì)顯示，操作指示顯示等,。（5）配方管理,、簡(jiǎn)單實(shí)用的報(bào)表處理系統(tǒng)；（6）各種先進(jìn)控制算法及其參數(shù)的自整定,。
　　
現(xiàn)場(chǎng)站點(diǎn)的功能包括：
　　
數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集,、處理、顯示,；
　　
故障實(shí)時(shí)報(bào)警,、顯示；
　　
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控,；
　　
軟件模塊

為了使系統(tǒng)具有畫面顯示,、曲線趨勢(shì)圖、數(shù)據(jù)存儲(chǔ),、實(shí)時(shí)故障報(bào)警及報(bào)表打印的功能,，軟件分為，二級(jí)工程師站的應(yīng)用程序和現(xiàn)場(chǎng)站點(diǎn)的應(yīng)用程序,，其中：二級(jí)工程師站的應(yīng)用程序有以下幾個(gè)大的功能模塊：（1）初始化模塊,；（2）控制參數(shù)設(shè)定模塊；（3）通信模塊,；（4）數(shù)據(jù)采集模塊,；（5）現(xiàn)場(chǎng)/遠(yuǎn)程控制模塊；（6）數(shù)據(jù)記錄,、查詢以及報(bào)表打印模塊,；（7）故障診斷報(bào)警模塊；（8）生產(chǎn)工藝流程畫面顯示模塊,。
　　
現(xiàn)場(chǎng)站點(diǎn)的應(yīng)用程序有以下幾個(gè)大的功能模塊：（1）初始化模塊,；（2）控制參數(shù)設(shè)定模塊；（3）控制參數(shù)設(shè)定模塊；（4）數(shù)據(jù)采集與顯示模塊,；（5）故障監(jiān)測(cè)和報(bào)警模塊,。
　　
為保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，系統(tǒng)采取了如下幾點(diǎn)重要的措施：（1）網(wǎng)絡(luò)采用非破壞性的總線仲裁,，避免了各通信設(shè)備爭(zhēng)用總線而導(dǎo)致通信失敗和數(shù)據(jù)丟失的弊端,。（2）采用CRC校驗(yàn)方式，使通信系統(tǒng)具有強(qiáng)有力的錯(cuò)誤偵測(cè)和糾正功能,。（3）在線分網(wǎng)監(jiān)控,，且互為備份。（4）采用“Watchdog（看門狗）”技術(shù),，保證系統(tǒng)在強(qiáng)干擾下不會(huì)出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象,。（5）軟件中采用了數(shù)字濾波技術(shù)。
　　
該系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù),，并選用CAN式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),，極大地提高了整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)的可靠性、實(shí)時(shí)性,。整個(gè)系統(tǒng)采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想,，保證了系統(tǒng)的先進(jìn)性。整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行一年來(lái),，性能穩(wěn)定,，運(yùn)行可靠，并為該企業(yè)創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益,。