摘要：国家社会经济的不断进步与发展，极大地促进了工业空调系统设计技术的飞跃，研究其相关课题，对于提升其整体效果具有极为关键的意义。本文介绍了CAN总线优点，分析了测控系统框架，研究了智能节点设计，望对相关工作的开展有所裨益。
关键词：工业空调；总线系统；设计
1前言
随着工业空调应用条件的不断变化，对其系统设计问题提出了新的要求，因此有必要对其相关课题展开深入研究与探讨，以期用以指导相关工作的开展与实践。基于此，本文从概述相关内容着手本课题的研究。
2 CAN总线优点
CAN总线之所以在各行各业得到了广泛的应用，是因为它具有许多的突出优点，主要有如下几个方面：短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，适于复杂环境；每帧信息都采用CRC校验及其他检错措施，数据出错率极低；通信介质选择灵活，可以是双绞线、同轴电缆或光纤；不会出现因个别节点出问题而影响整个总线正常工作；任一节点可在任一时刻主动发送，这是CAN总线灵活通信方式的基础；信息以标识符分为不同的优先级，可满足不同的实时性要求；速率最高可达1Mb/s，最远可达10km；节点数可达110个。
空调测试系统是空调生产的主要检测设备，如何保证系统运行稳定可靠，操作维护方便是体现系统总体性能，提高生产质量的重要因素。早期的测试系统以仪表操作面板为主，随着测试自动化要求的提高，计算机测试系统成为现代空调测试的主要工具。目前的空调测试系统其每一个测控点都是通过传感器，经变送器将模拟信号输送到AD采集卡，将模拟信号转换成数字信号后送入计算机。测试环境的控制则是根据系统的不同采用独立仪表控制或直接计算机控制。独立仪表控制降低了系统的一体化性能，加大了操纵复杂性和不确定性，而计算机直接控制则将使计算机处理负荷加重，设备成本增加，同时将使系统的维护变得困难。现场总线将以简单的连接方式连接现场控制及测量设备，信号的采集和控制由现场控制器处理，上位计算机通过现场总线对现场控制器进行管理并实现对整个系统的控制，组成一个分级管理控制系统，降低了系统组成的复杂性，使系统成本降低，维护简便，运行可靠。
3 测控系统框架
现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网，是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的低层控制网络，是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。由于它适应了工业控制系统向分散化、网络化、智能化发展的方向，在减少系统线缆，简化系统安装、维护和管理，降低系统的投资和运行成本，增强系统性能等方面的优越性，它一经产生便成为全球工业自动化技术的热点，受到全世界的普遍关注。
工业空调测控系统的框架如图1。图中，监控主机采用IBM-PC兼容机，负责系统数据的接收与管理、控制命令的发送、系统工作过程的实时显示等；各智能节点负责本单元内现场数据检测、工作状态的控制、通过总线接收或发送信息等。智能节点的CAN总线控制器SJA1000负责接收来自CAN总线的数据以及通过CAN总线向监控主机或其它节点发送数据。监控主机通过插在PC总线扩展槽内的智能CAN总线通信适配卡连接CAN总线，并通过CAN总线与各智能节点相连接。若脱离监控主机，智能节点将根据软件设定的控制参数直接对空调风机机组进行自动控制。操作者可以通过单元控制器上的小键盘进行现场控制。
图1 工业空调测控系统框架图
系统软件由监控主机管理软件和智能节点控制软件组成。监控主机管理软件是在WindowsNT操作平台上，利用VisualC++610开发的，包括系统监控、通信管理、数据处理、控制命令、动态显示等模块，具有界面友好、显示直观、操作方便等优点。智能节点控制软件采用单片机汇编语言编程，主要完成数据采集、数据通信、I/O接口控制、数字显示、单元控制、节点控制软件升级等功能。
4 智能节点设计
智能节点是具有独立现场控制功能的节点。由于CAN总线支持点对点、一点对多点和全局广播方式接收、发送数据，在系统工作的时候，智能节点可以接收到监控主机发送过来的信息进行控制；也可以接收总线上其它节点发送的信息，通过智能节点预设的控制软件计算，来进行现场控制；或通过本节点的小键盘来进行现场控制。并且智能节点还具备远程在线软件升级和调试功能。
在CAN总线系统中，智能节点是由微处理器和可编程的CAN控制芯片组成，它们有两者合二为一的，如芯片P8XC592；也有如本文介绍的独立的通信控制芯片与单片机接口构成。由于前者设计时需要专用的开发工具，而后者可以采用通用的单片机仿真器，所以后者在设计时更为灵活方便。
本文介绍的CAN总线智能节点，采用89C51作为节点的微处理器，CAN通信控制器采用SJA1000，CAN总线驱动器采用82C250。例如水泵智能控制节点，它在总线上接收到监控主机发送来的信息，直接对水泵变频器进行控制；通过CAN总线接收到温、湿度和末端压力节点发送过来的数据，与预设的参数进行比较、计算，对水泵变频器进行控制；在本节点的小显示屏上显示运行状态，并把运行状态参数发送到CAN总线上，以便监控主机的操作者对其进行监控。若外界环境或工作环境的变化，操作者可通过监控主机对该节点进行软件更改、调试。在智能节点投入运行时，首先开始初始化，接收CAN总线上的数据；接着判断是否发至该节点数据，若不是抛弃该数据，是就进行接收；然后进行数据辨别，若是控制信息执行控制信号，若是升级程序就进行烧写；最后开始执行升级控制程序。
5 应用实例
本系统曾应用于多个实际工程项目中：实现了分散控制、集中管理；通过智能节点的设置，使主机与各水泵、风机运行在最佳工况，节能效果显著。以某大型电子生产企业电子生产车间工业空调控制系统为例作简要说明。该工程要求对电子生产车间的温、湿度进行实时自动控制，根据季节的变化自动进行空调机组的工况转换，并将检测到的各种信息实时显示在监控主机的显示器上。该工程采用/开利0离心式中央空调机组和小型燃油锅炉，该监控系统采用智能节点进行现场控制，CAN-PC总線适配器为智能通信适配器USB-CAN和IBMPC兼容机作为监控主机进行集中监控。主要控制内容有：
1）风机与消防信号联锁，火灾发生时，风机停止运行。2）新、回风阀和电动水阀与风机联锁，风机停时新、回风阀和电动水阀关闭。3）根据回风温度，通过水泵变频器自动调节冷、热水供水量和风机变频器调节供风量，从而控制送风温度，使其达到室内要求的温度。4）根据回风湿度，通过加湿器调节阀自动控制加湿器，使其达到室内要求的湿度。5）通过对回风风门和新风风门的开度进行控制，自动调节新、回风比例，达到节能及改善空气品质的目的。6）过渡季节加大新风比或全新风运行。7）粗、中效过滤器设置压差报警，当过滤网堵塞时可及时发出清洗信号。
在CAN总线工业空调测控系统的设计环节，采取何种设计方法都是不要进行考虑和审核，本文总结了CAN总线工业空调测控系统的设计有效方法，可以为今后的设计带来参考。
参考文献：
[1]柯艳明.智能测控仪表系统的CAN总线通信方案[J].山西电子技术，2016
论文作者:闫晓伟,李利
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/9/17
标签：节点论文; 总线论文; 系统论文; 智能论文; 主机论文; 现场论文; 数据论文; 《基层建设》2018年第24期论文;