关键词：CAN总线 电解槽 槽控机
铝电解出产计算机监控体系的构成和开展，已由前期的集中型开展到集散型，又进一步开展到了分布式体系。集中操控选用单机群控技能，比较成功地处理了铝电解出产进程监控体系的规划和运用问题。为了对每台铝电解槽比较杂乱的操控进行解析、呼应现场实时性强的多种操作、操控程序多使命调度等，一起也为了处理集中操控的脆弱性、
实时性差等问题，需求对铝电解槽施行分布式操控计划。现在分布式操控已成为铝职业计算机操控体系的开展趋势。为此，本文介绍铝职业比较先进的依据CAN总线的分布式铝电解操控体系。
1 铝电解出产工艺操控要求
铝电解出产系列是由多台串联式直流铝电解槽组成。计算机数据收集信号为每台电解槽槽电压和系列电流，对电解槽的监控首要是槽电压和氧化铝浓度。槽电压操控是选用带电流补偿的槽电阻数学模型操控算法，即调理槽电压，首要操控槽内的能量平衡；关于氧化铝浓度的操控，因为该浓度无法直接测定而无法树立准确的数学模型。可是它和槽电阻的改变有必定的对应联系，为此选用含糊操控算法操控氧化铝浓度，即打壳下料，首要操控槽内的物料平衡。
2 CAN总线简述
CAN总线即操控器局域网络，是由德国Bosch公司为轿车的监测和操控体系而规划的总线式串行通讯网络，适用于工业进程操控主设备和监控设备之间的互联。CAN能够多主方法作业，网络上恣意节点均可主意向其它节点发送信息；网络节点可按体系实时性要求分红不同的优先级，一旦产生总线抵触，会削减总线裁定时刻。CAN选用短帧结构，每一帧为8个字节，确保了数据的出错率极低，被公认为最有开展前途的现场总线之一。其传输介质可用双绞线、同轴电缆或光纤，通讯速率最高达1Mbps，传输间隔可达10km。
3 体系结构
本体系由智能槽控机、监控计算机和CAN总线三部分构成。
其体系结构图见图1。其间智能槽控机是直接而向出产进程的，首要功用是收集和操控现场数据。其数据交换是经过CAN总线网络送到监控计算机，监控计算机由一台工业操控PC机构成，首要功用是对现场槽控机参数进行设置；经过现场总线网络时获取现场槽控机的数据；监测体系反常和完结报表输出等功用。CAN总线部分首要由智能（CAN-PC总线适配卡PC CAN、通讯介质以及相应通讯软件组成。CAN接口卡是具有高性能价格比的智能通讯适配卡PCCAN，它使监控计算机方便地连接到CAN总线上。PCCAN上高怀能的嵌入式微处理器80C188（12MHz)极大地减轻了主机PC的担负，并且能够完结用户杂乱的通讯使命。卡上有1KB或2KB高速双口RAM，直接映射到主机内存空间，完结CAN与主机PC的高速数据交换。PCCAN上带有光电阻隔，使其防止因为地环流而导致损坏，增强体系在恶劣环境中运用的可靠性。PCCAN上带有可装备的Hilon协议及DOS、Windows驱动程序。
该体系选用的传输介质为双绞线，负载连接在CAN-H和CAN-L之间，终端匹配阻抗的值应该等于信号线的特性阻抗值（约120）。假如电阻不匹配，有或许下降数据的有用传输。
3.1 智能槽控机的规划
槽控机以LG公司的GMS90C32单片机为中心而规划。该单片机为90年代产品，与Intel MCS-51系列单片同兼容。每台槽控机由两上机箱组成，别离为动力箱和逻辑箱。动力箱首要由惯例操控电路和信号收集板组成，是槽控机的供电部分和操控履行机构。逻辑箱是槽控机的中心部分，其本质是一台功用杂乱的专用计算机。逻辑箱的硬件结构示意图见图2。它首要由5块均带CPU的功用相对独立的智能模仿组成。经过CAN总线联接起来组成先进的多CPU网络体系。内、外数据交换均依据CAN总线。各模板功用如下：
主板：首要对进程操控进行解析
采样模块：首要完结槽电压、系列电流的采样
通讯模板；完结与上位机的数据交换
操作模板：完结一切输入/输出操作
显现模板：承受触模开关的输入信号，输出运转信息
选用软件模仿方法完结本来靠硬件电路完结的组合逻辑联系。其输入手动信号选用无机械触点和机械运动的触摸式开关。
3.2 智能模板接口电路的规划
上述5块智能模板，除通讯模块需添加CAN收发器（类型PCA82C250）以及其它模板有一些惯例电路外，其中心首要由5部分组成。槽控机智能模板结构图见图3。GMS90C32为单片机，属总线型结构，能够依据运用需求扩展不同功用。X25045为监测电路，它依据运用需求扩展不同功用。X25045为监测电路，它把常用的三种功用即看门狗定时器、电压监控和EEPROM组合在单个封装之内。这种组合下降了体系本钱并减小了电路板面积。看门狗定时器对单片机供给保护效果。当体系呈现毛病时，在选定的超时时刻之后，X25045的看门狗将以RESET信号做出呼应。使用X25045低Vcc检测电路，能够保护体系使之免受低电压的影响。当Vcc降到最小Vcc转换点以下时，体系复位。复位一直到Vcc回来规则值安稳停止。X25045的存储器是CMOS的4K位EEPROM。PSD311为可编程单片机通用外围接口芯片，该芯片将EPROM、RAM、PAD、地址锁存器和I/O口集成在单一的芯片上中，替代了传统的涣散器材，使规划者不再考虑由离散器材构成所需的存储器译码电路、端口和地址锁存器。SJA1000为CAN通讯操控器，是CAN总线接口电路的中心，首要完结CAN的通讯协议。SJA1000的复位/RST和中止/INT别离由CMS90C32的P13、/INT0引脚操控；与CAN总线接口首要由TX0和RX0引脚完结；片选信号/CS由PSD311 PC0口操控。PCA82C250为CAN收发器，首要功用是进步CAN总线的保护和驱动功用；TXD和RXD引脚别离用于发送和接纳信号。
3.3 CAN通讯软件规划
CAN规划的三层结构模型为：物理层、数据链路层和运用层。网络物理层和数据链数层的功用由CAN接口器材完结，包含硬件电路和通讯协议两部分。CAN通讯协议规则了四种不同用途的网络通讯帧，即数据帧、长途帧、过错指示帧和超载帧。CAN通讯协议的完结，包含各种通讯帧的安排和发送，均是由集成在SJA1000通讯操控器中的电路完结的，因而体系的开发首要在运用层软件的规划上。运用层软件的中心部分是CPU与SJA1000通讯操控器之间的数据接纳和发送程序，即CPU把待发的数据发给SJA1000通讯操控器，再由SJA1000通讯操控器发到总线上；当SJA1000通讯操控器从总线接纳到数据后，CPU再把数据取走。首要，应对SJA1000中的有关操控寄存器写入操控字，进行初始化。之后，CPU即可经过SJA1000接纳/发送缓存区向物理总线接纳和发送数据。本体系选用中止方法完结CAN的通讯进程，其间断服务程序流程图见图4.
在程序规划中，设置了DW、XW两个标志，这样CPU不经过SJA1000即可知道当时数据收发状况，把高程序的履行速度。
依据CAN总线的分布式铝电解操控体系，可完结对电解槽出产的高效操控，确保电解槽在新式工艺技能条件下的平稳运转。该体系结构简练，集成度、智能化程度高，安全可靠性高，结构与功用可扩展性好，且易于操作与保护。CAN总线性能优越，可广泛运用分布式操控系统。
