基于CAN總線的新型聚丙烯催化劑生產監控系統的構建及應用

蘇鳳領

摘要：本文介紹了CAN總線控制方式，是一種支持分布式控制系統的串行通信總線，可適應電磁輻射強、溫度惡劣、振動較大的工業環境，分析基于CAN總線的新型聚丙烯催化劑生產監控系統的硬件與軟件設計，自動化控制體系包括管理層、監控層、過程層等，建立加密體系，可對壓力、溫度等參數進行監控，優化新型聚丙烯催化劑生產活動。

關鍵詞：CAN總線;新聚丙烯催化劑;生產監控系統;監控層

引言：CAN是一種現場總線技術，是Controller Area Network控制器局域網絡的縮寫，當前在電力系統、給水系統、化工生產、運動系統等領域中均有運用，結構較為簡單，經濟實用，可替代原有的控制方案，在新型聚丙烯催化劑生產監控系統中運用價值較大。

一、CAN總線控制方式

CAN總線是一種支持分布式控制系統的串行通信總線，當前在工業領域中運用較為廣泛，是一種現場總線控制之一，使用中性能較為良好，價格低廉，具有較高的可靠性。使用中可適應電磁輻射強、溫度惡劣、振動較大的工業環境之中。在現場智能測控組件中同時具有調節器、傳統PLC的運用優勢，具有較為強大的使用功能，是一種具有較強經濟性、可靠性的現場總線控制系統。可結合新型聚丙烯催化劑生產活動的實際情況與生產工藝要求而進行系統構建與設計，可進行相 應的硬件與軟件設計，實現對聚丙烯催化劑生產過程的智能管理與控制[1]。

二、基于CAN總線的新型聚丙烯催化劑生產監控系統設計

聚丙烯催化劑一般在載體溶液中合成，其生產過程包括載體溶液合成與CS-2型聚丙烯催化劑合成兩個步驟，對其生產活動監控系統設計中可從硬件與軟件優化設計兩個角度進行。

（一）聚丙烯催化劑生產監控系統硬件設計

從聚丙烯生產中的壓力、流量傳感器與熱敏電阻等獲得生產現場實際數據，并通過雙路溫度變送器等進行數據處理，將數據輸送至CHCAN智能控制單元，通過對數據進行運算與處理之后形成控制信號。由繼電器與輸出端等對數據信號進行處理，再將信號返回至通斷開關閥門、電磁閥門等現場執行器之中。由此利用CAN總線網絡實現控制系統中核心部件之間的互相通信。并將采集到的數據傳輸至上位機操作站，實現人機交互[2]。

為了實現對聚丙烯催化劑生產活動健康的便捷性，可就近布置一個現場控制平臺，統一安裝SHCAN智能儀表、信號處理模塊、CHCAN現場智能測控組件、雙路溫度變送器等，在廠方領導與管理員辦公室中布置上機位[2]。

在對聚丙烯催化劑生產中醇合斧、合成斧、預冷斧第等相關參數監測中可運用SHCAN現場智能監控組件與CHCAN6302監控組件實現，并在管理中實現對多個液體泵、閥門等開關量的有效管理。在對溫度信號調理中運用6臺SHCAN65011雙路溫度變送器實現。選擇的儀表設備有裝配式熱電阻、雙路溫度變送器、齊納安全柵、測控組件、機柜、24V DC電源箱、工控機、繼電器、EJA壓力變送器、UPS不間斷電源、EJA法蘭密封差壓、導波雷達液位計等。網絡通信最大速率可達250Kbps，具有64個網絡節點，可實現1600點的數據交換，可達到10km最遠通信距離[3]。測控組件性能指標見表1。

（二）軟件設計

組態軟件設計具有較強的功能性，使得用戶在不編寫代碼時 即可生成相應軟件，顯著提升了系統運行的溫度性與操作站可靠性，提升了系統集成能力與響應速度。聚丙烯催化劑生產活動中，組態軟件功能包括實時數據、工藝流程圖、歷史數據、數據監控界面等。運用到的系統包括數據采集傳感器、工控機、執行器、變送器、顯示器、工控機等部分。生產活動中，數據處理與顯示設備為工控機，可利用軟件監視并控制實際運行系統，收集相關數據，并對各項數據進行相應處理。

（三）操作站人機界面軟件設計

在自動化控制體系中，主要包括管理層、監控層、過程層等幾個方面，監控層聯結著管理層與過程層，運行中對現場數據進行實時監測與管理，下位機選擇SHCAN智能測控組件，運用RS通信接口實現與上位機的有效通信。將聚丙烯催化劑的生產數據以動畫形式展現在屏幕上。下機位采集生產過程中的壓力、溫度、流量等相關數值，通過I＼O實型變量反映聚丙烯催化劑生產過程中的相關參數。數據記錄支持實時記錄、數據變化記錄、備份記錄等形式。

在對聚丙烯生產監控系統管理中，建立了包括實時數據、監控流程圖、數據監控界面、歷史曲線、報警事件等管理模塊，在軟件運行中為了避免失誤，全屏顯示人機界面。在數據顯示上建立動態化的顯示界面，更為逼真地還原真實的生產過程[4]。

為系統運行建立加密體系，并為系統管理設置訪問權限，保障系統安全。監控系統的主界面為工藝流程界面，可顯示工作狀態與相關參數，可直觀監控聚丙烯催化劑生產過程，管理中建立動畫鏈接展示方式，動態化地展示系統的實際運行過程，顯示相關儀表的啟停狀態與相關控制參數。系統設置了報警體系，在壓力、溫度等參數超過一定服務之后，監控系統會產生報警事件，促進相關人員及時調整生產活動。

三、結束語

本文研究中分析了基于CAN總線的新型聚丙烯催化劑生產監控系統的硬件與軟件設計，針對聚丙烯催化劑設計的監控系統硬件具有較強的可靠性、經濟性、方便性，網絡功能較為強大，可實現上位機對組態數據的調試與下載、修改，系統包括數據采集傳感器、工控機、執行器、變送器、顯示器、工控機等，數據處理器顯示設備為工控機，可利用軟件監視并控制實際運行系統，收集相關數據，并對各項數據進行相應處理，實現對聚丙烯催化劑生產活動的有效監控。

參考文獻：

[1]吳麗華，鄭為貴.CAN總線技術在博物館遠程程監控系統中的應用——以中國濕地博物館為例[J].博物館研究，2018， 000（003）：P.40-43.

[2]呂曉濤，杜艷紅.基于CAN總線的BMS監控系統的設計[J]. 微計算機信息，2018，000（014）：135-136.

[3]劉國聯，陳根.基于CAN總線和數據融合的配電變壓器油溫監測系統[J].電氣傳動自動化，2019，041（006）：44-48，32.

[4]蘇琴.基于多路CAN總線監控系統的設計與應用[J].精品， 2020，000（008）：P.168-168.