為了提高橡膠加工廠的生產(chǎn)工藝執(zhí)行率,，強化工藝管理，便于現(xiàn)場檢查工藝參數(shù),，利于企業(yè)推行企業(yè)計算機集成制造系統(tǒng)CIMS,、企業(yè)管理信息系統(tǒng)MIS和貫徹ISO9000～9002質量標準，我們?yōu)槟诚鹉z加工廠設計一套基于CAN總線的橡膠加工過程的分布式計算機測控系統(tǒng),。整個計算機測控系統(tǒng)由4個工程師站和13個現(xiàn)場控制站點組成,，整個測控系統(tǒng)以Windows9x為操作平臺，采用CAN總線網(wǎng)絡結構,。整個系統(tǒng)已平穩(wěn)運行一年,，運行良好。
　　
橡膠加工廠一般均設有：配合劑稱量,、混煉,、硫化、修補等工段,，其中最為關鍵的兩個工段為稱量和硫化工段?，F(xiàn)在，我國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)過程采用計算機控制是十分必要的。整個計算機控制過程主要是硫化溫度的采集,、控制,，在溫度控制時，加入數(shù)字增量PID調節(jié)功能,。
　　
根據(jù)橡膠加工廠的特點,整個系統(tǒng)應具有工藝流程畫面顯示,、曲線趨勢圖顯示、數(shù)據(jù)存儲、實時故障報警及報表打印,、歷史數(shù)據(jù)查詢,、配方更改、工藝流程更改等功能,。為了使整個分布式測控系統(tǒng)能安全,、可靠、高性能地運行,，同時考慮用戶將來的擴展需要,，整個系統(tǒng)采用如下設計思路：
　　
（1）系統(tǒng)采用三級分布式結構網(wǎng)絡,由工程師管理站和現(xiàn)場測控站點構成。工程師管理站對其所監(jiān)控的分現(xiàn)場測控站進行管理和調度,，通過熱鍵切換,，也可對整個分布式測控系統(tǒng)中的各個現(xiàn)場測控站進行統(tǒng)一管理和調度。各個現(xiàn)場測控站分管若干個現(xiàn)場輸入/輸出（I/O）單元,，且相互之間獨立,，共同完成各個現(xiàn)場測控站點的數(shù)據(jù)采集、控制及通信功能,從而可以保證系統(tǒng)在某一個現(xiàn)場I/O單元或某一現(xiàn)場測控站出現(xiàn)故障時不出現(xiàn)失控現(xiàn)象,。
　　
（2）現(xiàn)場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），以備將來與Internet網(wǎng)互聯(lián),。
　　
（3）系統(tǒng)采用總線式的現(xiàn)場通信網(wǎng)絡,，它具備多主協(xié)議、通信速率高,、實時能力,、錯誤糾正、強噪聲抑制能力,，同時,，系統(tǒng)具備一定的擴充能力。
　　
（4）硬件采用模塊化結構：現(xiàn)場單元全部采用智能化的測控模塊,，且全為插拔式或插入螺絲端子接線,，以使現(xiàn)場若發(fā)生故障時維修人員可以方便、快速地進行更換,，而不影響正常的生產(chǎn),。
　　
根據(jù)用戶需求，系統(tǒng)正常運行時,，從信號采集和控制流程看,，本系統(tǒng)分為4個獨立的部分：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；成品修補工段分站。其中每個部分設1臺工程師站對本站進行數(shù)據(jù)采集和控制,。同時要求四部分的工程師站能互為備份,，當某一臺工程師站出現(xiàn)故障時，通過熱鍵切換,，系統(tǒng)進入應急托管狀態(tài),，由其他3臺工程師站進行臨時托管。從適用性,、先進性和系統(tǒng)低成本考慮,，現(xiàn)場總線采用CAN（控制器區(qū)域網(wǎng)）總線[2] [3]，它是一種廣泛應用于工業(yè)自動化領域的先進的現(xiàn)場總線,，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)上任意兩個接點都可以直接交換數(shù)據(jù),。
　　
具備實時能力,。CAN網(wǎng)通過非破壞性的位總線仲裁技術來處理多接點同時訪問網(wǎng)絡的沖突，從而滿足實時性的需要,，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)議進行總線控制及數(shù)據(jù)通信,，當節(jié)點往網(wǎng)上發(fā)送數(shù)據(jù)時,，其他所有節(jié)點都同時收到數(shù)據(jù)。
　　
高傳輸可靠性
　　
CAN特別適合于網(wǎng)絡化智能設備,，滿足ISO11898,，傳輸速率可達1Mbps，傳輸距離1000m,，傳輸方式和介質為差分電壓和雙絞線,。驅動器/接受器為64/64，經(jīng)CAN總線擴展器可擴充到256個,。
　　
工程師站
　　
根據(jù)用戶的需求,，本方案選用臺灣研華公司的工控機IPC610P，其主頻為233MHz,。為適應總線需求,，在工控機內配置一塊研華PCL841雙通道隔離式CAN總線卡。它支持工控機與CAN網(wǎng)的聯(lián)接及通訊,，傳輸速率最大為1Mbps,。比工控機通過RS-232經(jīng)ADAM4525再上CAN網(wǎng)的通訊速率大大提高。 現(xiàn)場智能單元
　　
現(xiàn)場智能單元采用研華產(chǎn)品ADAM5000/CAN,，它主要用來做獨立的數(shù)據(jù)采集控制,，可通過其CAN網(wǎng)接口與上位機通信,，特別適合應用于現(xiàn)場總線式的數(shù)據(jù)采集場合。ADAM5000/CAN內置16位微處理器,，具有4個模塊插槽（支持64個I/O點）,，內置CAN口。具有足夠的現(xiàn)場響應能力和I/O 處理能力,。同時支持現(xiàn)場站點直接與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,，僅當數(shù)據(jù)改變時才產(chǎn)生數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)然后廣播到網(wǎng)上的所有設備,，計算機或控制器在事件發(fā)生的同時接收數(shù)據(jù),。
　　
現(xiàn)場I/O模塊
　　
現(xiàn)場I/O模塊采用ADAM5000系列，它具有體積緊湊,、符合現(xiàn)場總線的趨勢,，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I/O設備容易構成計算機應用網(wǎng)絡,。具有系統(tǒng)設計靈活、易于安裝和組網(wǎng),、適合于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境,、支持的軟件豐富等特點。
　　
現(xiàn)場I/O 模塊根據(jù)現(xiàn)場的實際控制需要,，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）。
　　
過程控制流程
　　
現(xiàn)場過程信號采集及監(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、成品修補工段分站控制流程,，4個工段由相應的工程師站管理,。每個工段又分為若干個現(xiàn)場站點,，每個現(xiàn)場站點又實時監(jiān)控若干個現(xiàn)場I/O單元，形成四級管理,。
　　
數(shù)據(jù)采集監(jiān)控流程為：每個現(xiàn)場I/O單元實時變送相應的現(xiàn)場環(huán)境參數(shù),，現(xiàn)場測控站點ADAM5000/CAN實時采集所屬的現(xiàn)場I/O單元的數(shù)值，然后ADAM5000/CAN將一些重要的數(shù)據(jù)通過CAN總線上報到工程師站,，工程師站根據(jù)實時監(jiān)測到的各種模擬信號以及數(shù)字量進行邏輯判斷、實時處理后,，形成歷史數(shù)據(jù),，實時報警、實時顯示各現(xiàn)場測控站點的運行狀態(tài),，同時,，產(chǎn)生必要的控制參數(shù)，再通過CAN總線傳輸?shù)浆F(xiàn)場站點ADAM5000/CAN,，現(xiàn)場站點ADAM5000/CAN再分別通過數(shù)字輸出模塊和模擬輸出模塊實時控制相應的現(xiàn)場執(zhí)行機構,，以調整現(xiàn)場的工作環(huán)境。
　　
為了用戶操作方便,，需要畫面顯示,、曲線趨勢圖顯示、數(shù)據(jù)存儲,、實時故障報警及報表打印等功能,，因此，在軟件設計時,，采用組態(tài)式設計方法,。應用軟件采用Windows視窗技術，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。應用軟件采用現(xiàn)場總線的通信協(xié)議,，具有多主,、實時、高可靠性,、較低的系統(tǒng)硬件成本等優(yōu)點,，使應用軟件可在環(huán)境較為惡劣的工作現(xiàn)場中穩(wěn)定運行，降低了整個網(wǎng)絡的風險性,。
　　
軟件功能
　　
工程師站完成相應工段分網(wǎng)的檢測,、控制及管理任務,，作為工程師的工具，使分網(wǎng)能夠低耗,、安全運行,，其主要功能有：（1）巡檢、存儲并實時顯示分網(wǎng)的運行參數(shù),，使工程師能夠隨時查看到分網(wǎng)的實時和歷史數(shù)據(jù),，從而對分網(wǎng)進行統(tǒng)一的檢測和管理。（2）根據(jù)分網(wǎng)實時參數(shù),，分析運行工況,、及時發(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,，并及時顯示報警。（3）隨時打印各種報表和記錄,，包括：報警打印,、報表定時打印、操作記錄打印,。（4）各種信息顯示,，包括：日期、時間顯示,，流程畫面顯示,，分組控制顯示，趨勢顯示,，操作指示顯示等,。（5）配方管理、簡單實用的報表處理系統(tǒng),；（6）各種先進控制算法及其參數(shù)的自整定,。
　　
現(xiàn)場站點的功能包括：
　　
數(shù)據(jù)實時采集、處理,、顯示,；
　　
故障實時報警、顯示,；
　　
現(xiàn)場設備實時監(jiān)控,；
　　
軟件模塊

為了使系統(tǒng)具有畫面顯示、曲線趨勢圖,、數(shù)據(jù)存儲,、實時故障報警及報表打印的功能，軟件分為,，二級工程師站的應用程序和現(xiàn)場站點的應用程序,，其中：二級工程師站的應用程序有以下幾個大的功能模塊：（1）初始化模塊,；（2）控制參數(shù)設定模塊；（3）通信模塊,；（4）數(shù)據(jù)采集模塊,；（5）現(xiàn)場/遠程控制模塊；（6）數(shù)據(jù)記錄,、查詢以及報表打印模塊,；（7）故障診斷報警模塊；（8）生產(chǎn)工藝流程畫面顯示模塊,。
　　
現(xiàn)場站點的應用程序有以下幾個大的功能模塊：（1）初始化模塊,；（2）控制參數(shù)設定模塊；（3）控制參數(shù)設定模塊,；（4）數(shù)據(jù)采集與顯示模塊；（5）故障監(jiān)測和報警模塊,。
　　
為保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行,，系統(tǒng)采取了如下幾點重要的措施：（1）網(wǎng)絡采用非破壞性的總線仲裁，避免了各通信設備爭用總線而導致通信失敗和數(shù)據(jù)丟失的弊端,。（2）采用CRC校驗方式,，使通信系統(tǒng)具有強有力的錯誤偵測和糾正功能。（3）在線分網(wǎng)監(jiān)控,，且互為備份,。（4）采用“Watchdog（看門狗）”技術，保證系統(tǒng)在強干擾下不會出現(xiàn)死機現(xiàn)象,。（5）軟件中采用了數(shù)字濾波技術,。
　　
該系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線控制技術，并選用CAN式的網(wǎng)絡結構,，極大地提高了整個測控系統(tǒng)的可靠性,、實時性。整個系統(tǒng)采用先進的設計思想,，保證了系統(tǒng)的先進性,。整個系統(tǒng)運行一年來，性能穩(wěn)定,，運行可靠,，并為該企業(yè)創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟和社會效益。