我公司礦渣水泥生產(chǎn)工藝中的礦物質(zhì)渣粉螺旋秤控制系統(tǒng)采用了CAN總線，控制效果良好。 1 礦渣粉摻加工藝流程及設(shè)備 1.1 工藝流程 礦渣粉添加系統(tǒng)主要由礦渣粉儲(chǔ)存?zhèn)}、葉輪給料機(jī)、穩(wěn)流螺旋給料機(jī)、螺旋計(jì)量秤和斜槽風(fēng)機(jī)組成。物料從上到下通過上述設(shè)備后，被輸送到磨尾斗式提升機(jī)，與出磨水泥一起進(jìn)入選粉機(jī)混合后，通過收塵進(jìn)入成品水泥庫(kù)。 1.2 輔助設(shè)備具體情況 1）礦渣粉儲(chǔ)存?zhèn)}：該倉(cāng)容量為100t，由鋼板卷制而成。倉(cāng)外有上料管道，由氣力輸送入料。倉(cāng)頂安裝有四袋壓力式除塵器，倉(cāng)內(nèi)安裝電容料位計(jì)，在倉(cāng)滿時(shí)打鈴報(bào)警。 2）葉輪給料機(jī)：設(shè)計(jì)流量范圍0～10t/h,要求轉(zhuǎn)速可調(diào)，葉輪給料機(jī)的電動(dòng)機(jī)由變頻調(diào)速器控制。 3）穩(wěn)流螺旋給料機(jī)：規(guī)格長(zhǎng)2000mm，直徑300mm，主要作用分割輪下料均勻化，使物料進(jìn)入螺旋計(jì)量秤時(shí)，減少計(jì)量波動(dòng)。 4） 螺旋計(jì)量秤：規(guī)格同穩(wěn)流螺旋給料機(jī)。電動(dòng)機(jī)端固定，另一端用S型拉式傳感器固定在鋼架上。在安裝過程中要注意保持設(shè)備的水平。 5） 斜槽風(fēng)機(jī)：將粉料輸送至斗式提升機(jī)。根據(jù)物料情況，傾斜度不要小于6%。 啟動(dòng)順序是斜槽風(fēng)機(jī)、螺旋計(jì)量秤、穩(wěn)流螺旋給料機(jī)、葉輪給料機(jī)；停車順序與此相反。設(shè)備間控制設(shè)有聯(lián)鎖。 2 控制系統(tǒng)的組成 螺旋秤生產(chǎn)廠家提供一套自主開發(fā)的智能儀表，用于螺旋秤的計(jì)量控制和標(biāo)定。而對(duì)于其他設(shè)備的起停和聯(lián)鎖由我方負(fù)責(zé)。將這些設(shè)備控制信號(hào)引入到DCS，由DCS監(jiān)視控制（如圖1所示）。 圖1 控制系統(tǒng)示意圖 智能儀表共2塊，外殼均采用通用盤裝儀表結(jié)構(gòu)，卡入式安裝。面板上有數(shù)據(jù)顯示區(qū)和鍵盤區(qū)，數(shù)據(jù)顯示區(qū)由八位高亮度數(shù)碼管組成，顯示當(dāng)前過程值和參數(shù)值。鍵盤區(qū)由4個(gè)微動(dòng)開關(guān)組成，分別是菜單鍵、向上、向下選擇鍵和確認(rèn)鍵。一塊完成計(jì)量控制和標(biāo)定功能（以下簡(jiǎn)稱控制儀表），安裝在電力室。另一塊完成設(shè)定流量、查詢累積量和報(bào)警等信息功能（以下簡(jiǎn)稱上位儀表），安裝在中控室。兩地相距200m，它們之間的通訊采用CAN總線。 3 CAN總線概述 CAN是控制網(wǎng)絡(luò)ControlAreaNetwork的簡(jiǎn)稱，是開放式、 數(shù)字化、多點(diǎn)通信的控制系統(tǒng)局域網(wǎng)絡(luò)。其總線規(guī)范現(xiàn)已被ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織制訂為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。CAN總線協(xié)議描述設(shè)備之間的信息傳遞方式，它有以下特點(diǎn)：它是一種多主總線，各節(jié)點(diǎn)可隨時(shí)向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息。傳輸介質(zhì)為雙絞線、同軸電纜等，通信速率可達(dá)到1Mb/s。由于CAN總線控制簡(jiǎn)單、擴(kuò)展能力強(qiáng)、系統(tǒng)成本低，軟硬件設(shè)計(jì)已非常成熟，被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)控制。 4智能儀表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和控制過程 4．1 儀表結(jié)構(gòu) 控制儀表的CPU采用AT89C52芯片，它是一種低功耗、高性能的8位單片機(jī)。主要完成數(shù)據(jù)采集、處理和通信功能。內(nèi)部具有8KB的程序存儲(chǔ)器（ROM）,用于存儲(chǔ)控制程序。256字節(jié)的RAM用于存儲(chǔ)中間數(shù)據(jù)和結(jié)果。AD轉(zhuǎn)換器采用16位芯片，直接與稱重傳感器連接。DA轉(zhuǎn)換器采用電流輸出型芯片。控制儀表擴(kuò)展了一個(gè)數(shù)字量子模塊，包含4路隔離DI電路，可用于開關(guān)信號(hào)輸入，接受DCS系統(tǒng)的啟停命令。有3路繼電器輸出，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。另外內(nèi)部還有鍵盤、顯示電路和CAN總線電路接口電路。 上位儀表主要由單片機(jī)和鍵盤、顯示電路和CAN總線電路接口電路組成。 4．2計(jì)量控制過程 控制儀表獲得啟動(dòng)命令后，稱重傳感器測(cè)量出計(jì)量秤當(dāng)前的負(fù)荷，通過A/D轉(zhuǎn)換器，讀入到單片機(jī)。因螺旋秤的旋轉(zhuǎn)速度恒定，在單片機(jī)內(nèi)計(jì)算出物料的瞬時(shí)流量。經(jīng)過CAN總線從上位儀表處獲取設(shè)定流量，調(diào)用PID算法程序，計(jì)算出設(shè)定值后，再通過D/A轉(zhuǎn)換芯片產(chǎn)生4～20mA信號(hào)，控制變頻器的頻率，從而控制葉輪給料機(jī)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。在完成控制的同時(shí)，處理瞬時(shí)流量，計(jì)算出累計(jì)量。并按要求計(jì)算出各班的產(chǎn)量。 4．3標(biāo)定過程； 4．3．1．皮重標(biāo)定過程 首先標(biāo)定螺旋秤的皮重，一般要連續(xù)標(biāo)定3次，每次的值應(yīng)該相等，這樣才能保證計(jì)量準(zhǔn)確。這個(gè)過程就是調(diào)用標(biāo)定子程序，將10s（此數(shù)可調(diào)）的皮重值讀入單片機(jī)，平均后的皮重值存儲(chǔ)于單片機(jī)作為最新標(biāo)定值。 4．3．2．實(shí)物標(biāo)定過程 按照固定設(shè)定轉(zhuǎn)速下料一段時(shí)間，將控制儀表上獲得的累計(jì)值與實(shí)際下料值相比較，修正稱量系數(shù)。此過程調(diào)用實(shí)物標(biāo)定子程序，將螺旋秤的毛重值讀入單片機(jī)，去除皮重值后，計(jì)算出實(shí)物累計(jì)量。再稱量出實(shí)際下料量，通過鍵盤輸入到單片機(jī)中。單片機(jī)就會(huì)計(jì)算出稱量系數(shù)。一般標(biāo)定3次，就能標(biāo)準(zhǔn)確。 5 智能儀表間通信的設(shè)計(jì) 5．1 CAN節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì) 一個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)由單片機(jī)、CAN控制器、CAN收發(fā)器等組成， CAN控制器選用Philips 公司的SJA1000。其內(nèi)部分別為控制器寄存器組、發(fā)送緩沖區(qū)和接收緩沖區(qū)，它們組成32個(gè)字節(jié)的尋址空間。為了連接到單片機(jī)，SJA1000提供一個(gè)復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線和附加的讀/寫控制信號(hào)， SJA1000能被看作單片機(jī)AT89C52的外圍存儲(chǔ)器。為了保證系統(tǒng)的同步，使用了一個(gè)24 MHz的晶振作為SJA1000的振蕩器，用它的7號(hào)引腳（CLKOUT）作為AT89C52的時(shí)鐘脈沖。系統(tǒng)中SJA1000的片選由單片機(jī)的P2.7口控制。如圖2所示。 圖2 接口電路圖 CAN總線收發(fā)器選用82c250,主要負(fù)責(zé)物理接口部分的處理，包括邏輯電平的控制和接口電氣特性的處理，它是SJA1000與物理總線的接口。在CAN總線的網(wǎng)絡(luò)終端，需加一個(gè)120Ω的匹配電阻Rt。可以防止在阻抗不連續(xù)的情況下出現(xiàn)反射現(xiàn)象，而使信號(hào)扭曲。 5.2 CAN總線通信軟件的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)CAN節(jié)點(diǎn)通信功能主要是將本節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息傳送給CAN通信網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，以及接收網(wǎng)絡(luò)上另一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳來(lái)的信息。CAN總線單個(gè)節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)主要包括CAN節(jié)點(diǎn)初始化，信息的接收和信息的發(fā)送3個(gè)子模塊。選用德國(guó)Keil公司推出的Keil C軟件進(jìn)行目標(biāo)代碼編譯。 軟件設(shè)計(jì)包括3個(gè)子模塊： 1） 初始化子模塊：首先AT89C52關(guān)閉SJA1000所有中斷源,然后進(jìn)行初始化設(shè)置,主要有:設(shè)置工作方式，配置時(shí)鐘分頻寄存器,設(shè)置驗(yàn)收碼寄存器,設(shè)定波特率等等工作。在初始化內(nèi)部寄存器時(shí)，注意各節(jié)點(diǎn)位速率一致，收發(fā)同步。初始化結(jié)束后，進(jìn)入工作狀態(tài)。 2） 接收子模塊：負(fù)責(zé)節(jié)點(diǎn)信息的接受，報(bào)文的接收有兩種方式，中斷和查詢接受方式，為提高實(shí)時(shí)性，采用中斷方式接收。當(dāng)CAN控制器接受到信息后向微控制器發(fā)出中斷信號(hào)，微控制器執(zhí)行中斷程序?qū)⑿畔⒆x入。 3）發(fā)送子模塊：負(fù)責(zé)節(jié)點(diǎn)信息的發(fā)送,將要發(fā)送的信息組合成一幀,放入發(fā)送緩沖器中,然后啟動(dòng)SJA1000發(fā)送即可。 6 結(jié)束語(yǔ) 螺旋計(jì)量秤采用了以單片機(jī)為核心的智能儀表，其內(nèi)部包括高精度的A/D、D/A轉(zhuǎn)換器，使得控制系統(tǒng)穩(wěn)定、計(jì)量準(zhǔn)確。用CAN總線通信，提高了系統(tǒng)的反應(yīng)速度和實(shí)時(shí)性。CAN節(jié)點(diǎn)的連接只要兩根線，也節(jié)省了部分電纜。該系統(tǒng)調(diào)試后已運(yùn)行數(shù)月，運(yùn)轉(zhuǎn)情況良好，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 參考文獻(xiàn)： [1]鄔寬明.CAN總線原理和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京航空航天大學(xué)出版社 　 作者單位：唐山啟新水泥有限公司 　 地址：河北唐山新華東道15號(hào)啟新水泥有限公司　063000　 Email：cementor@163.com