[發明專利]基于CAN總線網關的pH值測控裝置及測控方法

無效

• 申請號: 200810023265.8
• 申請日: 2008-04-03
• 公開（公告）號: CN101271337A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 劉星橋;劉一穎;程明慧;秦云;曾疏楠
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G05D21/02
• 分類號: G05D21/02;C13D3/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及自動控制領域，特指一種利用嵌入式系統、電子、控制、計算機、數字通信、網絡為一體的技術形成集pH值測量控制及通信功能于一體的網絡型智能參數測控裝置。本裝置主要應用在生物發酵工程、水環境監測及水產養殖等領域。

背景技術

常用的pH值測控裝置包括將pH值測控傳感器、信號調理電路和模擬數字A/D轉換模塊順序連接到微處理器，電磁閥作為執行元件通過數字模擬D/A轉換模塊與微處理器相連接，微處理器將傳感器檢測到的pH值信號經調理電路運放、反饋平衡后，傳給酸或堿溶液罐輸出的電磁閥動作。這種pH值測控裝置是作為獨立的檢測儀器來工作的，不具備控制調節pH值的能力，沒有總線接口，不具備組建現場總線網絡的條件，不能通過以太網實現對生產現場的監控和管理，只在工業現場底層現場操作，無法遠程控制。

目前，現場總線技術在工業控制、智能樓宇、大型裝備儀器等領域得到了十分廣泛的應用，極大的推動了生產的發展，已經成為當前應用和研究的一個熱點。控制器局域網CAN(Controller?Area?Network)為串行通信協議，能有效地支持具有很高安全等級的分布式實時控制，具有突出的可靠性、實時性和靈活性，已經形成了國際標準。但是，CAN總線也具有局限性，CAN總線作為工廠底層網絡，它與以太網無論是上層協議還是電氣接口都互不兼容，因而使得企業信息網絡和工業現場底層網絡被隔離開來，企業信息網絡無法直接采集、監控工業生產現場的數據信息，因而如何將企業信息網絡和工業控制網絡互聯倍受企業的關注。

發明內容

本發明的目的為克服現有技術的不足，提供了一種將遠程信息網絡和工業現場控制裝置互聯的基于CAN總線網關的pH值測控裝置。

本發明的另一目的是提供所述基于CAN總線網關的pH值測控方法，可對被控對象進行智能遠程控制。

本發明裝置采用的技術方案是：包括將pH值測控傳感器、信號調理電路和模擬數字A/D轉換模塊順序連接到微處理器，電磁閥通過數字模擬D/A轉換模塊與微處理器相連接，其特征是：微處理器的輸出連接CAN控制器的輸入，CAN控制器的輸出端連接到CAN總線通信接口，將CAN總線通信接口掛到CAN總線上，嵌入式CAN總線網關與CAN總線相連，嵌入式CAN總線網關與遠程監控計算機之間采用以太網方式連接通信。

本發明方法采用的技術方案是依次包括如下步驟：(1)將pH值傳感器檢測的實際值，經過調理電路放大和濾波處理輸入到A/D轉換模塊輸入通道處理，將轉換后的pH值進行標定和補償，得到pH的測量值；(2)遠程監控計算機通過IE瀏覽器訪問嵌入式CAN總線網關的嵌入式Web服務器，嵌入式CAN總線網關通過CAN總線訪問pH測控裝置，請求pH測控裝置檢測的實時數據，請求到的數據再通過CAN總線返送到CAN總線網關，通過嵌入式CAN總線網關Web服務器的網頁經以太網傳送至遠程監控計算機IE瀏覽器顯示，同時遠程監控計算機通過IE瀏覽器顯示頁面，依序經以太網通信接口、嵌入式CAN總線網關和CAN總線給pH測控裝置下達控制指令，控制電磁閥動作，調節檢測對象的酸堿度；(3)每臺pH測控裝置根據遠程監控計算機發送的參數給定值，或根據測控裝置的顯示的人機界面，通過測控裝置的鍵盤就地設置參數的給定值，與傳感器測量的參數實際值分別比較，得到誤差信號，經控制算法運算后，輸出多參數控制信號；(4)每臺pH測控裝置輸出參數控制信號，傳給電磁閥，使被測控對象中的pH值實時地跟蹤給定值。

本發明將生產現場底層網絡與企業信息網絡互聯起來，能夠有效地提高生產效率、智能化監控水平及企業的網絡化管理水平，其優點有：

1、參數測控一體化，本發明可將pH值和溫度等參數集成在一起進行統一測量與控制，將會顯著提高裝置的性能價格比，有利于裝置的推廣應用，由于采用的是SOC單片機，集成了A/D轉換模塊、D/A轉換模塊和CAN總線控制器，這樣既降低了硬件成本又提高了系統的可靠性和穩定性。

2、采用智能控制，本發明測控方法采用模糊控制、神經網絡控制方法對被控對象的參數進行智能控制。由于不增加硬件成本，因而能有效地提高裝置的性能價格比。