劉小兵

(湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院，湖南 株洲 412001)

焊接車間里常存有大量的可燃和有毒物品，同時在焊接操作過程中還會產(chǎn)生大量的化學(xué)氣體。如果沒有及時準(zhǔn)確地檢測這些氣體的存在，可能會對工作人員身體產(chǎn)生危害?？扇?xì)怏w達(dá)到一定的濃度還會產(chǎn)生爆炸，帶來的危害就相當(dāng)大［1］。所以設(shè)計一種高效準(zhǔn)確的監(jiān)控系統(tǒng)是非常必要的。本文利用CAN 總線的通信實(shí)時性強(qiáng)、容錯率高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)設(shè)計了焊接車間的實(shí)時監(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8 路傳感器傳送焊接車間里的環(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)檢測到氣體超出設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值時就會產(chǎn)生聲光報警，微處理器給換氣繼電器電路信號開啟焊接車間換氣并通過CAN 接口電路向監(jiān)控中心送報警信息。監(jiān)控中心隨時可以通過CAN 總線讀焊接車間的環(huán)境信息，顯示電路用來顯示當(dāng)前環(huán)境狀況，供工作人員隨時查詢。由于CAN 總線的優(yōu)勢，監(jiān)控中心隨時都可以準(zhǔn)確地掌握焊接車間的環(huán)境狀況，及時處理突發(fā)情況。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

2.1 取樣檢測電路

氣體傳感器選用的是煒盛公司的ME3 系統(tǒng)和德國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。各檢測電路基本一樣，這里只給出了二氧化硫(SO2)的取樣檢測電路，AD623 是一個集成單電源放大器，它的增益可以由外接電路控制。濕度取樣檢測電路是由濕敏電容HS11XX 和TLC555 組成［3］。取樣檢測電路得到的檢測信息分別送到LPC2119 的P0.16、P0.20 和P0.25-P0.30 八個端口作為采集信號輸入端。

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 為濕度取樣檢測電路信號輸入端口;P0.20 為溫度取樣電路信號輸入端口;P0.25-P0.30 為氣體取樣檢測電路信號輸入端口;P0.0-P0.7 為LCD 顯示數(shù)據(jù)端口，P0.8-P0.15 為LCD 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 總線數(shù)據(jù)端口，P0.17 為換氣繼電器控制端口;P0.18 為聲音報警輸出端口;P0.19 為光報警輸出端口。P0.21-P0.22 為按鍵輸入端口。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

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

圖2 SO2取樣電路

圖3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

4 結(jié)束語

本系統(tǒng)設(shè)計微處理器選用LPC2119 功耗低、處理能力強(qiáng)、性價比高，可在一個焊接車間安裝多個本產(chǎn)品，通過CAN 總線組網(wǎng)并與監(jiān)控中心相連，CAN 總線傳送速度快，可靠性好，監(jiān)控中心可以實(shí)時準(zhǔn)確地知道焊接車間的環(huán)境參數(shù)，預(yù)防災(zāi)難性事故發(fā)生，同時監(jiān)控中心也可以通過CAN 總線對本產(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)測在環(huán)境影響評價中的分析［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檢測報警技術(shù)研究［D］.杭州:浙江工業(yè)大學(xué)，2011.