基于CAN总线的豆芽自动化生产线监控系统设计

发布时间：2017-06-02 04:02

  本文关键词：基于CAN总线的豆芽自动化生产线监控系统设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：信息化技术为现代农业发展提供了前所未有的机遇,我国正处于传统农业向现代农业的转型时期,全面实践这一新技术体系的转变,信息化技术将发挥独特而重要的作用。本文面向农产品加工应用需求,以农产品豆芽的自动化生产为例,利用计算机、自动化、通信等数字化技术,研究了一种基于CAN总线的自动化生产监控系统设计方案。针对豆芽自动化生产的工艺要求,分别对涉及的泡豆、孵化、称重和入库环节的传感器信号采集、总线通讯、上位机人机交互界面以及数据处理等问题进行了研究,提出了豆芽生产线监控系统的整体方案。以单片机为核心,将豆芽生产过程每个环节,设计成为集成一定传感、计算、执行和通信能力的控制节点,针对每个环节的生产加工要求,分别对温度、湿度、液位、位置及故障等过程信息的信号采集、处理给出了具体的软硬件实现方案。针对于豆芽生产的现场状况和通信的要求,使用独立的CAN控制器芯片与单片机控制节点相连,实现了CAN总线网络接口方案的软硬件设计。利用USB/CAN通讯处理器,设计完成了监控上位机与现场控制节点的数据通讯功能,监测各环节过程参量并控制现场设备动作。利用虚拟仪器技术,设计开发了豆芽自动化生产线监控系统人机交互界面,实现了生产过程参数实时监控、曲线显示、报警、历史数据查询与统计功能。经测试表明,该系统可及时有效地采集豆芽生产现场的数据并监控现场的生产状态,具有低成本、操作简便、易于拓展等优点,本文研究成果对提高农产品加工自动化程度具有参考价值,同时具有一定的经济效益和社会效益。
【关键词】：CAN总线 豆芽 监控系统 传感器 虚拟仪器
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP277
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 课题的研究背景和意义11
• 1.2 相关研究领域的发展现状11-19
• 1.2.1 豆芽生产线发展现状11-12
• 1.2.2 农产品自动化生产监控发展现状12-16
• 1.2.3 现场总线的发展现状16-19
• 1.3 本文的研究内容及组织结构19-21
• 2 监控系统的功能分析和总体架构21-33
• 2.1 豆芽的生产工艺21-22
• 2.2 豆芽生产监控系统的功能分析22-26
• 2.2.1 豆芽泡豆环节监控功能分析22-23
• 2.2.2 豆芽孵化环节监控功能分析23-26
• 2.3 豆芽生产监控系统的方案设计26-31
• 2.3.1 生产过程的信号和控制系统分析26-27
• 2.3.2 整体方案设计27-31
• 2.4 本章小结31-33
• 3 豆芽生产过程控制节点的硬件设计33-43
• 3.1 核心板整体架构33-34
• 3.2 最小系统电路设计34-35
• 3.3 CAN总线接口电路设计35-37
• 3.3.1 CAN总线控制器35-36
• 3.3.2 CAN总线收发器36-37
• 3.4 串口通讯接口电路设计37-38
• 3.5 数据采集电路设计38-40
• 3.5.1 信号调理电路38-39
• 3.5.2 数字式传感器接口电路39-40
• 3.6 执行器电路设计40-42
• 3.6.1 淋水电机正反转继电器驱动电路设计40-41
• 3.6.2 温度控制电路设计41-42
• 3.7 本章小结42-43
• 4 豆芽生产过程控制节点的软件设计43-63
• 4.1 控制节点的软件设计方案43-44
• 4.2 数据采集与处理模块软件设计44-51
• 4.2.1 模拟量信号采集44-48
• 4.2.2 传感器信号的数据处理48-51
• 4.3 主从单片机串口通讯软件设计51-58
• 4.3.1 仪器通信协议的状态机实现52-53
• 4.3.2 控制节点主机的串口通讯53-56
• 4.3.3 控制节点从机的串口通讯56-58
• 4.4 CAN总线通讯模块软件设计58-62
• 4.5 本章小结62-63
• 5 豆芽自动化生产线监控上位机监控软件设计63-83
• 5.1 上位机与下位机控制节点的通讯模块设计63-66
• 5.1.1 USB/CAN通讯处理器63-64
• 5.1.2 基于LabVIEW虚拟仪器软件中的通讯实现64-66
• 5.2 数据的处理66-74
• 5.2.1 模糊控制66-67
• 5.2.2 基于虚拟仪器的模糊控制策略67-68
• 5.2.3 虚拟仪器中的模糊控制68-74
• 5.3 生产过程数据的文件管理74-78
• 5.3.1 实时数据的TDMS文件管理74-75
• 5.3.2 数据库文件管理75-78
• 5.4 人机交互界面设计78-82
• 5.4.1 主界面78-80
• 5.4.2 豆芽生产过程子界面设计80-82
• 5.5 本章小结82-83
• 6 总结与展望83-85
• 参考文献85-88
• 作者简历88-89
• 学位论文数据集89

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