基于CAN總線的豆芽自動化生產線監控系統設計

文學福 ， 宋小峰

（湖南應用技術學院，湖南 常德 415000）

在設計CAN總線豆芽自動化生產線監控系統過程中，應重點結合豆芽自動化生產線情況，完善相關監控系統功能，合理設計系統架構，確保整體監控系統完善性與優化性，充分發揮在豆芽自動化生產線監控方面的作用與優勢，達到良好生產監控效果。

1 基于CAN總線的豆芽自動化生產線監控系統的功能設計

1.1 完善泡豆監控功能

豆芽自動化生產線的泡豆環節中，水的溫度會直接影響豆子發芽率，所以在有關的CAN總線監控系統中，應該設計泡豆水溫監控系統，按照豆芽生產工藝標準、要求等，在監控系統設定水溫40℃的監控標準，要求將泡豆過程中水的溫度控制在40℃，這樣才能預防出現生產問題。有關的泡豆監控系統中應該設置溫度傳感器、控制器設備，以及水泵控制器，便于進行泡豆過程監控。

1.2 完善豆芽孵化監控功能

豆芽孵化屬于自動化生產線中重要環節，這個環節對外部環境提出了很高要求，需要保證具備無菌性的生產環境，如果環境中存有病菌，將會導致發芽率受到影響，還會出現細菌滋生的現象，甚至使得自動化生產線中的豆芽發生腐爛，對生產質量、效益都會產生不利影響。在此情況下，為確保豆芽孵化過程中正常生長，需要按照具體生長狀況反復淋水，帶走孵化期間的熱量，預防出現細菌、病菌滋生的現象，在一定程度上也能夠為豆芽良好生長提供充足水分。在這個環節監控系統中應該重點進行孵化箱溫度、淋水設備運行狀態、供水皮管液位情況、孵化箱溫度與濕度等監督控制，完善各項監控功能，通過遠程監控處理增強自動化生產線監控工作的合理性。此環節為保證監控功能，需要設計多個位置傳感器、淋水導航、液位傳感器、溫度傳感器等等，便于開展有關孵化環節監督管理工作[1]。

1.3 完善入庫監控功能

在豆芽自動化生產線中，應用清洗設備、去皮設備可以連續性執行沖洗操作和去皮操作，將孵化箱之內的豆芽輸入到清洗和去皮設備之后，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，實現初次篩選過濾。在完成初次篩選過濾之后，需要進入到水槽進行二次沖洗和去皮，在水槽末端區域有擋板結構，豆芽經過履帶之后在水槽中撈出來，然后進行稱重處理和入庫處理。按照自動化生產線的具體監控要求，可以在清洗與去皮設備上面安裝監控設備、稱重傳感器、位置傳感器與控制閥，保證所有的監控系統都可以良好運行，系統化并且全面性的實現豆芽自動化生產線的監控目的[2]。

2 基于CAN總線的豆芽自動化生產線監控系統的架構設計

要確保基于CAN總線的豆芽自動化生產線監控系統運行效果與穩定性，應該確保相關監控系統架構的完善性，合理設計架構的同時保證豆芽自動化生產線的監控效果。主要的架構設計措施如下。

2.1 合理設計生產過程信號的監控系統

在完善監控系統功能之后，還應該綜合分析所采集信號的特點、執行器的應用特征、控制節點的布設環境等各種影響因素，研發設計具有一定穩定性、自動化特點的監控系統。豆芽自動化生產線所采集出來的信號主要就是模擬量與開關量兩種，其中的模擬量信號就是泡豆溫度數據信息、孵化溫度數據信息、入庫重量數據信息，而開關量信號就是泡豆、孵化過程的液位越限測量數據信息。在此情況下就應該結合豆芽自動化生產線的特點與實際情況，合理設置信號監控系統，確保整體豆芽自動化生產線的監控效果，充分發揮CAN總線監控系統的監控作用。

2.2 合理設計系統的架構內容

豆芽自動化生產線的監控過程中，設計CAN總線監控系統，應該保證系統架構的完整性與合理性，以免出現監控不到位問題。在設計有關CAN總線監控系統的過程中，應該保證功能的完善性，具備一定的測量功能、控制功能與通訊功能，有著較高性價比，可以在確保滿足監控標準的同時，降低系統運行成本，同時還需確保監控工作的便利性與可控性，可以遠程性的開展監測工作和監控工作，合理性進行數據傳輸處理。為了保證系統有著良好功能，滿足遠程監控的需求，應合理進行架構內容設計，保證架構完善性的同時，充分發揮其監控優勢[3]。

2.2.1 重點進行系統拓撲架構的設計

系統拓撲架構應重點在豆芽自動化生產線的泡豆環節、孵化環節、入庫環節中設計，將微控制器當作是核心部分的自主控制節點，合理采集與處理信號，根據控制標準內容進行執行器動作的控制。在此期間每個節點都需要使用CAN總線網絡接口設置在CAN總線上面，和遠程監控上位機設備之間互相連接，成為整體的網絡系統，在接收到上位機設備所發送的控制指令之后，將生產線的數據信息實時發送到上位機設備中。監控上位機設備屬于CAN總線網絡中非常重要的節點部分，可以利用總線通訊處理器設備、網絡節點通訊系統等，有效保存與處理數據信息，遠程統計和分析數據，具有人機交互的功能，還可以為制定的控制點發送相關指令，對自動化生產線中各個生產節點進行干預和控制。

2.2.2 合理選擇監控系統的設備

在選擇使用監控系統設備過程中，應按照豆芽自動化生產線的具體監控要求，科學化選用設備。

1）微型控制器屬于豆芽自動化生產線各個節點監控的重要設備，在選擇過程中，應確保具有一定的總線傳感器運作性能，將單片機當作是信號采集與處理的核心部分，應用在監控系統中，加快系統運行速度，完善功能，提升性價比，在確保系統功能符合標準的同時，降低監控系統的設計與應用成本[4]。

2）正確選用溫度傳感器設備。當前在溫度測量方面經常應用熱電偶類型、熱電阻類型、紅外線類型的傳感器設備，同時還有濕敏電阻類型、濕敏電容類型的傳感器，在應用過程中可以保證測量準確性與線性，但是，需要設計非常復雜的電路，才能保證溫度信號的電信號轉換效果與信號濾波效果，不利于成本控制。因此，在設計監控系統過程中，應在保證溫度監控準確度的同時，選用數字化的溫度傳感器設備與濕度傳感器設備，合理測量自動化生產線的溫度，此類傳感器在應用期間只需要數據線就能夠實現數據傳輸目的，容易和單片機之間相互連接，無需應用信號調理電路，能夠減少硬件方面成本，提升電路簡化性。

3）合理選擇稱重傳感器設備。在有關的入庫環節中，監控節點主要是利用微處理器對稱重傳感器設備進行控制，輸出有關信號內容，采用定值類型的稱量操作手段，針對于外部給料系統的運行進行嚴格控制，能夠實現自動化稱量的目的，加快入庫環節速度。在相關的定值豆芽箱封裝控制的整體運行中，稱重傳感器設備應用，能夠更好對豆芽箱傳送帶部分、定值傳送帶部分、入庫傳送帶部分進行監控，在此期間要想保證監控效果，就應該合理選用傳感器，保證性能的同時提升準確性，以免在入庫環節中出現監控問題，例如：可以引進美國所研究的大氣壓力補償功能的承重傳感器設備，也可以應用我國的承重傳感器，按照CAN總線監控系統的運行特點、傳感器設備應用需求等，合理選用傳感器設備，這樣才能更好完成相應的監控任務[5]。

4）科學選用位置傳感器設備。對于CAN總線監控系統來講，所使用的位置傳感器主要針對相關的限位情況進行檢測，例如：檢測泡豆過程中的液位情況、孵化過程中的潛水泵是否存在故障問題、孵化過程中的淋水系統運行狀態、入庫過程中的箱位位置等等，為保證位置傳感器設備的應用效果，可以選擇使用電容類型、電磁接近類型、行程開關類型的傳感器設備，按照豆芽自動化生產線的具體環境特點、監測要求等，盡可能使用液位開關進行液位越限方面的測量處理，同時應用行程開關進行淋水設備電機運行的監測處理，確保在監控系統中有效完成監測任務。

5）合理選擇現場總線。為保證豆芽自動化生產線的泡豆環節、孵化環節與入庫環節的監控效果，在選用CAN現場總線的過程中，應該按照實際情況選用。一般情況下，數字溫度、濕度傳感器設備會直接將數字信息傳送出來，溫度信號傳輸距離較長的情況下，很容易受到外部因素的影響或者是信號本身衰弱問題的影響出現精確度降低現象，所以不可以簡單使用導線進行傳感器的總線連接，而是要按照具體狀況，選擇多個機位通訊方式連接總線，保證自動化生產線的監控效果。在多個機位通訊的過程中，應該根據現場監控的情況，對比不同通信協議的應用優勢與不足，然后針對性選擇應用效果最佳的通信協議。同時還需在其中設置具有獨立性的CAN控制器芯片與單片機微處理器之間的標準口相互組合，這樣才能更好設計CAN控制模塊，增強監控系統的完善性和優化性[6]。

3 結語

綜上所述，在豆芽自動化生產線監控的過程中，基于CAN總線監控系統的設計，應該完善整體監控功能，在確保功能完善性的情況下，合理設計相關的系統模式和架構，保證豆芽泡豆環節、孵化環節、入庫環節的自動化生產線監控效果，完善其中的監控模式與系統功能，充分發揮監控系統的作用。