基于CAN 總線(xiàn)焊接車(chē)間環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)*

劉小兵

(湖南汽車(chē)工程職業(yè)學(xué)院，湖南 株洲 412001)

焊接車(chē)間里常存有大量的可燃和有毒物品，同時(shí)在焊接操作過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生大量的化學(xué)氣體。如果沒(méi)有及時(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)這些氣體的存在，可能會(huì)對(duì)工作人員身體產(chǎn)生危害。可燃?xì)怏w達(dá)到一定的濃度還會(huì)產(chǎn)生爆炸，帶來(lái)的危害就相當(dāng)大［1］。所以設(shè)計(jì)一種高效準(zhǔn)確的監(jiān)控系統(tǒng)是非常必要的。本文利用CAN 總線(xiàn)的通信實(shí)時(shí)性強(qiáng)、容錯(cuò)率高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)設(shè)計(jì)了焊接車(chē)間的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)用恩智浦半導(dǎo)體公司的LPC2119 芯片，該芯片功耗低［1］。電路通過(guò)8 路傳感器傳送焊接車(chē)間里的環(huán)境信息，分別是氧、一氧化碳、硫化氫、甲烷、二氧化硫、甲荃的濃度以及環(huán)境的濕度和溫度。當(dāng)檢測(cè)到氣體超出設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)就會(huì)產(chǎn)生聲光報(bào)警，微處理器給換氣繼電器電路信號(hào)開(kāi)啟焊接車(chē)間換氣并通過(guò)CAN 接口電路向監(jiān)控中心送報(bào)警信息。監(jiān)控中心隨時(shí)可以通過(guò)CAN 總線(xiàn)讀焊接車(chē)間的環(huán)境信息，顯示電路用來(lái)顯示當(dāng)前環(huán)境狀況，供工作人員隨時(shí)查詢(xún)。由于CAN 總線(xiàn)的優(yōu)勢(shì)，監(jiān)控中心隨時(shí)都可以準(zhǔn)確地掌握焊接車(chē)間的環(huán)境狀況，及時(shí)處理突發(fā)情況。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 取樣檢測(cè)電路

氣體傳感器選用的是煒盛公司的ME3 系統(tǒng)和德國(guó)Drger 公司生產(chǎn)的miniPac 系列定電位電解式傳感器，傳感器電路如圖2 所示。各檢測(cè)電路基本一樣，這里只給出了二氧化硫(SO2)的取樣檢測(cè)電路，AD623 是一個(gè)集成單電源放大器，它的增益可以由外接電路控制。濕度取樣檢測(cè)電路是由濕敏電容HS11XX 和TLC555 組成［3］。取樣檢測(cè)電路得到的檢測(cè)信息分別送到LPC2119 的P0.16、P0.20 和P0.25-P0.30 八個(gè)端口作為采集信號(hào)輸入端。

2.2 CAN 接口電路

LPC2119 芯片中自帶CAN 控制模塊，CAN 接口電路就由6N137 和82C250 組成，P0.23 端口與RX0 相連，P0.24 與TX0 相連。

2.3 LPC2119 端口分配

系統(tǒng)微處理器LPC2119 各端口連接是:P0.16 為濕度取樣檢測(cè)電路信號(hào)輸入端口;P0.20 為溫度取樣電路信號(hào)輸入端口;P0.25-P0.30 為氣體取樣檢測(cè)電路信號(hào)輸入端口;P0.0-P0.7 為L(zhǎng)CD 顯示數(shù)據(jù)端口，P0.8-P0.15 為L(zhǎng)CD 顯示控制端口。LCD 顯示屏用深圳市川航科技有限公司的CH240128C 液晶模塊;P0.23 和P0.24 為CAN 總線(xiàn)數(shù)據(jù)端口，P0.17 為換氣繼電器控制端口;P0.18 為聲音報(bào)警輸出端口;P0.19 為光報(bào)警輸出端口。P0.21-P0.22 為按鍵輸入端口。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)是基于μC/OS-Ⅱ系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，μC/OS-Ⅱ是一個(gè)多任務(wù)的操作系統(tǒng)，模塊化設(shè)計(jì)可移植性強(qiáng)。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程圖如圖3 所示。

圖2 SO2取樣電路

圖3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)微處理器選用LPC2119 功耗低、處理能力強(qiáng)、性?xún)r(jià)比高，可在一個(gè)焊接車(chē)間安裝多個(gè)本產(chǎn)品，通過(guò)CAN 總線(xiàn)組網(wǎng)并與監(jiān)控中心相連，CAN 總線(xiàn)傳送速度快，可靠性好，監(jiān)控中心可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地知道焊接車(chē)間的環(huán)境參數(shù)，預(yù)防災(zāi)難性事故發(fā)生，同時(shí)監(jiān)控中心也可以通過(guò)CAN 總線(xiàn)對(duì)本產(chǎn)品的各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，防止節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品誤操作。

［1］王娟.環(huán)境監(jiān)測(cè)在環(huán)境影響評(píng)價(jià)中的分析［J］.科技創(chuàng)業(yè)家，2013，12(23):188-190.

［2］周立功.ARM 嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程［M］.第2 版.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2008.

［3］陳宣揚(yáng).可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警技術(shù)研究［D］.杭州:浙江工業(yè)大學(xué)，2011.