為了提高橡膠加工廠的生產工藝執(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（Ethernet），以備將來與Internet網互聯(lián)。 (3)系統(tǒng)采用總線式的現(xiàn)場通信網絡，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。 　　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)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網的聯(lián)接及通訊，傳輸速率最大為1Mbps。比工控機通過RS-232經ADAM4525再上CAN網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)改變時才產生數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)然后廣播到網上的所有設備，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絡。具有系統(tǒng)設計靈活、易于安裝和組網、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，降低了整個網絡的風險性。 軟件功能 　　工程師站完成相應工段分網的檢測、控制及管理任務，作為工程師的工具，使分網能夠低耗、安全運行，其主要功能有：（1)巡檢、存儲并實時顯示分網的運行參數(shù)，使工程師能夠隨時查看到分網的實時和歷史數(shù)據(jù)，從而對分網進行統(tǒng)一的檢測和管理。（2)根據(jù)分網實時參數(shù)，分析運行工況、及時發(fā)現(xiàn)分網出現(xiàn)的各種異?，F(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)造了一定的經濟和社會效益。