文學(xué)福 ， 宋小峰

（湖南應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，湖南 常德 415000）

在設(shè)計(jì)CAN總線豆芽自動(dòng)化生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)過(guò)程中，應(yīng)重點(diǎn)結(jié)合豆芽自動(dòng)化生產(chǎn)線情況，完善相關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)功能，合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)架構(gòu)，確保整體監(jiān)控系統(tǒng)完善性與優(yōu)化性，充分發(fā)揮在豆芽自動(dòng)化生產(chǎn)線監(jiān)控方面的作用與優(yōu)勢(shì)，達(dá)到良好生產(chǎn)監(jiān)控效果。

1 基于CAN總線的豆芽自動(dòng)化生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

1.1 完善泡豆監(jiān)控功能

豆芽自動(dòng)化生產(chǎn)線的泡豆環(huán)節(jié)中，水的溫度會(huì)直接影響豆子發(fā)芽率，所以在有關(guān)的CAN總線監(jiān)控系統(tǒng)中，應(yīng)該設(shè)計(jì)泡豆水溫監(jiān)控系統(tǒng)，按照豆芽生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)、要求等，在監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)定水溫40℃的監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)，要求將泡豆過(guò)程中水的溫度控制在40℃，這樣才能預(yù)防出現(xiàn)生產(chǎn)問(wèn)題。有關(guān)的泡豆監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)該設(shè)置溫度傳感器、控制器設(shè)備，以及水泵控制器，便于進(jìn)行泡豆過(guò)程監(jiān)控。

1.2 完善豆芽孵化監(jiān)控功能

豆芽孵化屬于自動(dòng)化生產(chǎn)線中重要環(huán)節(jié)，這個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)外部環(huán)境提出了很高要求，需要保證具備無(wú)菌性的生產(chǎn)環(huán)境，如果環(huán)境中存有病菌，將會(huì)導(dǎo)致發(fā)芽率受到影響，還會(huì)出現(xiàn)細(xì)菌滋生的現(xiàn)象，甚至使得自動(dòng)化生產(chǎn)線中的豆芽發(fā)生腐爛，對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量、效益都會(huì)產(chǎn)生不利影響。在此情況下，為確保豆芽孵化過(guò)程中正常生長(zhǎng)，需要按照具體生長(zhǎng)狀況反復(fù)淋水，帶走孵化期間的熱量，預(yù)防出現(xiàn)細(xì)菌、病菌滋生的現(xiàn)象，在一定程度上也能夠?yàn)槎寡苛己蒙L(zhǎng)提供充足水分。在這個(gè)環(huán)節(jié)監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)該重點(diǎn)進(jìn)行孵化箱溫度、淋水設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、供水皮管液位情況、孵化箱溫度與濕度等監(jiān)督控制，完善各項(xiàng)監(jiān)控功能，通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控處理增強(qiáng)自動(dòng)化生產(chǎn)線監(jiān)控工作的合理性。此環(huán)節(jié)為保證監(jiān)控功能，需要設(shè)計(jì)多個(gè)位置傳感器、淋水導(dǎo)航、液位傳感器、溫度傳感器等等，便于開(kāi)展有關(guān)孵化環(huán)節(jié)監(jiān)督管理工作[1]。

1.3 完善入庫(kù)監(jiān)控功能

在豆芽自動(dòng)化生產(chǎn)線中，應(yīng)用清洗設(shè)備、去皮設(shè)備可以連續(xù)性執(zhí)行沖洗操作和去皮操作，將孵化箱之內(nèi)的豆芽輸入到清洗和去皮設(shè)備之后，利用水流沖洗豆芽，在水流的沖擊之下使得豆芽和豆芽皮之間相互脫離，實(shí)現(xiàn)初次篩選過(guò)濾。在完成初次篩選過(guò)濾之后，需要進(jìn)入到水槽進(jìn)行二次沖洗和去皮，在水槽末端區(qū)域有擋板結(jié)構(gòu)，豆芽經(jīng)過(guò)履帶之后在水槽中撈出來(lái)，然后進(jìn)行稱重處理和入庫(kù)處理。按照自動(dòng)化生產(chǎn)線的具體監(jiān)控要求，可以在清洗與去皮設(shè)備上面安裝監(jiān)控設(shè)備、稱重傳感器、位置傳感器與控制閥，保證所有的監(jiān)控系統(tǒng)都可以良好運(yùn)行，系統(tǒng)化并且全面性的實(shí)現(xiàn)豆芽自動(dòng)化生產(chǎn)線的監(jiān)控目的[2]。

2 基于CAN總線的豆芽自動(dòng)化生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)

要確保基于CAN總線的豆芽自動(dòng)化生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行效果與穩(wěn)定性，應(yīng)該確保相關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)的完善性，合理設(shè)計(jì)架構(gòu)的同時(shí)保證豆芽自動(dòng)化生產(chǎn)線的監(jiān)控效果。主要的架構(gòu)設(shè)計(jì)措施如下。

2.1 合理設(shè)計(jì)生產(chǎn)過(guò)程信號(hào)的監(jiān)控系統(tǒng)

在完善監(jiān)控系統(tǒng)功能之后，還應(yīng)該綜合分析所采集信號(hào)的特點(diǎn)、執(zhí)行器的應(yīng)用特征、控制節(jié)點(diǎn)的布設(shè)環(huán)境等各種影響因素，研發(fā)設(shè)計(jì)具有一定穩(wěn)定性、自動(dòng)化特點(diǎn)的監(jiān)控系統(tǒng)。豆芽自動(dòng)化生產(chǎn)線所采集出來(lái)的信號(hào)主要就是模擬量與開(kāi)關(guān)量?jī)煞N，其中的模擬量信號(hào)就是泡豆溫度數(shù)據(jù)信息、孵化溫度數(shù)據(jù)信息、入庫(kù)重量數(shù)據(jù)信息，而開(kāi)關(guān)量信號(hào)就是泡豆、孵化過(guò)程的液位越限測(cè)量數(shù)據(jù)信息。在此情況下就應(yīng)該結(jié)合豆芽自動(dòng)化生產(chǎn)線的特點(diǎn)與實(shí)際情況，合理設(shè)置信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)，確保整體豆芽自動(dòng)化生產(chǎn)線的監(jiān)控效果，充分發(fā)揮CAN總線監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控作用。

2.2 合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)的架構(gòu)內(nèi)容

豆芽自動(dòng)化生產(chǎn)線的監(jiān)控過(guò)程中，設(shè)計(jì)CAN總線監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)該保證系統(tǒng)架構(gòu)的完整性與合理性，以免出現(xiàn)監(jiān)控不到位問(wèn)題。在設(shè)計(jì)有關(guān)CAN總線監(jiān)控系統(tǒng)的過(guò)程中，應(yīng)該保證功能的完善性，具備一定的測(cè)量功能、控制功能與通訊功能，有著較高性價(jià)比，可以在確保滿足監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，降低系統(tǒng)運(yùn)行成本，同時(shí)還需確保監(jiān)控工作的便利性與可控性，可以遠(yuǎn)程性的開(kāi)展監(jiān)測(cè)工作和監(jiān)控工作，合理性進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸處理。為了保證系統(tǒng)有著良好功能，滿足遠(yuǎn)程監(jiān)控的需求，應(yīng)合理進(jìn)行架構(gòu)內(nèi)容設(shè)計(jì)，保證架構(gòu)完善性的同時(shí)，充分發(fā)揮其監(jiān)控優(yōu)勢(shì)[3]。

2.2.1 重點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)拓?fù)浼軜?gòu)的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)拓?fù)浼軜?gòu)應(yīng)重點(diǎn)在豆芽自動(dòng)化生產(chǎn)線的泡豆環(huán)節(jié)、孵化環(huán)節(jié)、入庫(kù)環(huán)節(jié)中設(shè)計(jì)，將微控制器當(dāng)作是核心部分的自主控制節(jié)點(diǎn)，合理采集與處理信號(hào)，根據(jù)控制標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行執(zhí)行器動(dòng)作的控制。在此期間每個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要使用CAN總線網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)置在CAN總線上面，和遠(yuǎn)程監(jiān)控上位機(jī)設(shè)備之間互相連接，成為整體的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在接收到上位機(jī)設(shè)備所發(fā)送的控制指令之后，將生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)發(fā)送到上位機(jī)設(shè)備中。監(jiān)控上位機(jī)設(shè)備屬于CAN總線網(wǎng)絡(luò)中非常重要的節(jié)點(diǎn)部分，可以利用總線通訊處理器設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通訊系統(tǒng)等，有效保存與處理數(shù)據(jù)信息，遠(yuǎn)程統(tǒng)計(jì)和分析數(shù)據(jù)，具有人機(jī)交互的功能，還可以為制定的控制點(diǎn)發(fā)送相關(guān)指令，對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線中各個(gè)生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行干預(yù)和控制。

2.2.2 合理選擇監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備

在選擇使用監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備過(guò)程中，應(yīng)按照豆芽自動(dòng)化生產(chǎn)線的具體監(jiān)控要求，科學(xué)化選用設(shè)備。

1）微型控制器屬于豆芽自動(dòng)化生產(chǎn)線各個(gè)節(jié)點(diǎn)監(jiān)控的重要設(shè)備，在選擇過(guò)程中，應(yīng)確保具有一定的總線傳感器運(yùn)作性能，將單片機(jī)當(dāng)作是信號(hào)采集與處理的核心部分，應(yīng)用在監(jiān)控系統(tǒng)中，加快系統(tǒng)運(yùn)行速度，完善功能，提升性價(jià)比，在確保系統(tǒng)功能符合標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，降低監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用成本[4]。

2）正確選用溫度傳感器設(shè)備。當(dāng)前在溫度測(cè)量方面經(jīng)常應(yīng)用熱電偶類型、熱電阻類型、紅外線類型的傳感器設(shè)備，同時(shí)還有濕敏電阻類型、濕敏電容類型的傳感器，在應(yīng)用過(guò)程中可以保證測(cè)量準(zhǔn)確性與線性，但是，需要設(shè)計(jì)非常復(fù)雜的電路，才能保證溫度信號(hào)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換效果與信號(hào)濾波效果，不利于成本控制。因此，在設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)過(guò)程中，應(yīng)在保證溫度監(jiān)控準(zhǔn)確度的同時(shí)，選用數(shù)字化的溫度傳感器設(shè)備與濕度傳感器設(shè)備，合理測(cè)量自動(dòng)化生產(chǎn)線的溫度，此類傳感器在應(yīng)用期間只需要數(shù)據(jù)線就能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸目的，容易和單片機(jī)之間相互連接，無(wú)需應(yīng)用信號(hào)調(diào)理電路，能夠減少硬件方面成本，提升電路簡(jiǎn)化性。

3）合理選擇稱重傳感器設(shè)備。在有關(guān)的入庫(kù)環(huán)節(jié)中，監(jiān)控節(jié)點(diǎn)主要是利用微處理器對(duì)稱重傳感器設(shè)備進(jìn)行控制，輸出有關(guān)信號(hào)內(nèi)容，采用定值類型的稱量操作手段，針對(duì)于外部給料系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行嚴(yán)格控制，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化稱量的目的，加快入庫(kù)環(huán)節(jié)速度。在相關(guān)的定值豆芽箱封裝控制的整體運(yùn)行中，稱重傳感器設(shè)備應(yīng)用，能夠更好對(duì)豆芽箱傳送帶部分、定值傳送帶部分、入庫(kù)傳送帶部分進(jìn)行監(jiān)控，在此期間要想保證監(jiān)控效果，就應(yīng)該合理選用傳感器，保證性能的同時(shí)提升準(zhǔn)確性，以免在入庫(kù)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)監(jiān)控問(wèn)題，例如：可以引進(jìn)美國(guó)所研究的大氣壓力補(bǔ)償功能的承重傳感器設(shè)備，也可以應(yīng)用我國(guó)的承重傳感器，按照CAN總線監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)、傳感器設(shè)備應(yīng)用需求等，合理選用傳感器設(shè)備，這樣才能更好完成相應(yīng)的監(jiān)控任務(wù)[5]。

4）科學(xué)選用位置傳感器設(shè)備。對(duì)于CAN總線監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)講，所使用的位置傳感器主要針對(duì)相關(guān)的限位情況進(jìn)行檢測(cè)，例如：檢測(cè)泡豆過(guò)程中的液位情況、孵化過(guò)程中的潛水泵是否存在故障問(wèn)題、孵化過(guò)程中的淋水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、入庫(kù)過(guò)程中的箱位位置等等，為保證位置傳感器設(shè)備的應(yīng)用效果，可以選擇使用電容類型、電磁接近類型、行程開(kāi)關(guān)類型的傳感器設(shè)備，按照豆芽自動(dòng)化生產(chǎn)線的具體環(huán)境特點(diǎn)、監(jiān)測(cè)要求等，盡可能使用液位開(kāi)關(guān)進(jìn)行液位越限方面的測(cè)量處理，同時(shí)應(yīng)用行程開(kāi)關(guān)進(jìn)行淋水設(shè)備電機(jī)運(yùn)行的監(jiān)測(cè)處理，確保在監(jiān)控系統(tǒng)中有效完成監(jiān)測(cè)任務(wù)。

5）合理選擇現(xiàn)場(chǎng)總線。為保證豆芽自動(dòng)化生產(chǎn)線的泡豆環(huán)節(jié)、孵化環(huán)節(jié)與入庫(kù)環(huán)節(jié)的監(jiān)控效果，在選用CAN現(xiàn)場(chǎng)總線的過(guò)程中，應(yīng)該按照實(shí)際情況選用。一般情況下，數(shù)字溫度、濕度傳感器設(shè)備會(huì)直接將數(shù)字信息傳送出來(lái)，溫度信號(hào)傳輸距離較長(zhǎng)的情況下，很容易受到外部因素的影響或者是信號(hào)本身衰弱問(wèn)題的影響出現(xiàn)精確度降低現(xiàn)象，所以不可以簡(jiǎn)單使用導(dǎo)線進(jìn)行傳感器的總線連接，而是要按照具體狀況，選擇多個(gè)機(jī)位通訊方式連接總線，保證自動(dòng)化生產(chǎn)線的監(jiān)控效果。在多個(gè)機(jī)位通訊的過(guò)程中，應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控的情況，對(duì)比不同通信協(xié)議的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與不足，然后針對(duì)性選擇應(yīng)用效果最佳的通信協(xié)議。同時(shí)還需在其中設(shè)置具有獨(dú)立性的CAN控制器芯片與單片機(jī)微處理器之間的標(biāo)準(zhǔn)口相互組合，這樣才能更好設(shè)計(jì)CAN控制模塊，增強(qiáng)監(jiān)控系統(tǒng)的完善性和優(yōu)化性[6]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在豆芽自動(dòng)化生產(chǎn)線監(jiān)控的過(guò)程中，基于CAN總線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)該完善整體監(jiān)控功能，在確保功能完善性的情況下，合理設(shè)計(jì)相關(guān)的系統(tǒng)模式和架構(gòu)，保證豆芽泡豆環(huán)節(jié)、孵化環(huán)節(jié)、入庫(kù)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化生產(chǎn)線監(jiān)控效果，完善其中的監(jiān)控模式與系統(tǒng)功能，充分發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)的作用。