基于组态的CAN总线温度控制系统设计 2

基于组态的CAN总线温度控制系统设计 2

基于组态的CAN总线温度控制系统设计

院系：电气信息工程学院

专业：自动化11-01

姓名：黄俊龙

学号：541101010115

目录

1概述 0

1.1 .............................. 温度控制的发展状况

1.2 .............................. 温度控制完成的功能

2

2方案设计 (3)

2.1 ............................... i CAN-6202模块简介

3

2.2 .......................................... 热电偶

5

2.3 .................................. iCAN-2404模块

8

2.4 ...................................... CAN接口卡

11

3CAN总线技术基础与温度控制系统的基本原理 (13)

4基于MCGS的HMI设计 (17)

4.1 ........................................ 人机界面

17

4.2 .................... 人机界面产品的组成及工作原理

17

4.3 .............................. 人机界面产品的特点

18

5人机界面设计 (19)

6心得体会 (21)

7参考文献 (22)

基于组态的CAN总线温度控制系统设计

1概述

温度是日常生活中无时不在的物理量，温度的控制在各个领域都有积极的意义。很多行业中都有大量的用电加热设备，如用于加热的电烤箱，用于融化金属的坩埚电阻炉及各种不同用途的温度箱等，采用单片机对它们进行控制步进具有控制方便、简单、灵活性大的特点，而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量。因此，智能化温度控制技术正被广泛地采用。

本温度设计以CAN总线为基础，采用iCAN模块采集和控制信号。iCAN模块集成了转换电路、单片机、CAN控制器、CAN接发器等，其中转换电路包括I/V(V/I)电路，ADC(DAC)。CAN模块的采用，大大地使接线简单化。

1.1温度控制的发展状况

随着社会的发展，科技的进步，以及测温仪器在各个领域的应用，智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。特别是近年来，温度控制系统已应用到人们生活的各个方面，但温度控制一直是一个未开发的领域，却又是与人们息息相关的一个实际问题。针对这种实际情况，设计一个温度控制系统，具有广泛的应用前景与实际意义。

温度是科学技术中最基本的物理量之一，物理、化学、生物等学

科都离不开温度。在工业生产和实验研究中，像电力、化工、石油、冶金、航空航天、机械制造、粮食存储、酒类生产等领域内，温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一。比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内；许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行；炼油过程中，原油必须在不同的温度和压力条件下进行分馏才能得到汽油、柴油、煤油等产品。没有合适的温度环境，许多电子设备就不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。因此，各行各业对温度控制的要求都越来越高。可见，温度的测量和控制是非常重要的。

CAN总线在工业生产中的应用已经越来越广泛，在很多的工业生产过程控制中也用到了温度检测和温度控制。随着温度控制器应用范围的日益广泛和多样，各种适用于不同场合的智能温度控制器应运而生。

1.2温度控制完成的功能

本设计是针对温度进行实时检测与控制，设计的温度控制系统实现了基本的温度控制功能：当温度低于给定值时，系统自动启动加热继电器加温；当温度高于给定值时，系统自动关闭继电器加温。

2方案设计

本设计采用一只iCAN-2404继电器功能模块，一只iCAN接口卡和一只iCAN-6202热电偶模块。其系统框图如图1所示。

图1 温度控制框图

2.1 iCAN-6202模块简介

iCAN-6202热电偶模块用于温度采集。iCAN-6202模块具有2路热电偶输入通道， iCAN-6202模块还提供2路数字量输出，这2路数字量输出既可用于指示模块工作状态也可由用户自行控制。 a) iCAN-6202模块基本参数

● 单电源供电，供电电压：＋10V~＋30V DC ；

● 热电偶输入通道数： 2路；

● 数字量输出通道数： 2路，可独立配置为输入通道状态指示模式或用户控制模式；

● 输出通道类型：集电极开漏输出，最大负载电压＋30V ，最大负载电流30mA ；

● 支持的热电偶类型及测温范围：

J 型 -210℃~1200℃、K 型 -200℃~1370℃、E 型 -100℃~1000℃、T 型 -200℃~400℃、N 型 -200℃~1300℃、B 型 650℃

~1800℃、R型 0℃~1750℃、S型 0℃~1760℃；

●温度值分辨率：0.1℃；

●热电偶冷端补偿精度：±1℃；

●转换速率：4次/秒（2通道/次）；

●定时循环传送时间间隔：最小值 10毫秒、最大值 2.55秒；

●温度超限报警。

b)iCAN-6202模块接口说明(图2)

图2 iCAN-6202模块接口示意图

c)iCAN-6202原理框图（图3）

图3 iCAN-6202模块原理框图

2.2热电偶

a)热电偶输入原理

热电偶由两个焊接在一起的异金属导线（以形成两个节点）所组成，结点之间的温差会在两根导线之间产生热电势（即电压），电压大小取决于组成热电偶的两种金属材料。国际电工委员会（IEC）推荐了八种类型的热电偶作为标准化热电偶，它们分别为J、K、T、E、N、B、R、S。热电偶结构图如图4所示。

在使用热电偶测量温度时，还要求采用冷端补偿技术。因为热电偶的输出电压以0℃时的参考结点的温度来定义。

图4 热电偶结构图

根据测量温度范围不同，热电偶分为7种规格：一用于高温测量的K型，N型是可用于替换K型的新型号热电偶；二是用于中温测量的E型（-200~＋800 ℃）和J型（-200~＋750 ℃）；三是用于低温测量的T型（-200~＋350 ℃）；四是用于超高温测量的B型（＋500~＋1700 ℃），R型（0~＋1600 ℃），S型（0~＋1600 ℃）。

b)热电偶输入控制原理

热电偶测量模块测量的数据为热电偶的电压值，通过将测得的电