基于CAN总线的豆芽自动化生产线监控系统设计

文学福 ， 宋小峰

（湖南应用技术学院，湖南 常德 415000）

在设计CAN总线豆芽自动化生产线监控系统过程中，应重点结合豆芽自动化生产线情况，完善相关监控系统功能，合理设计系统架构，确保整体监控系统完善性与优化性，充分发挥在豆芽自动化生产线监控方面的作用与优势，达到良好生产监控效果。

1 基于CAN总线的豆芽自动化生产线监控系统的功能设计

1.1 完善泡豆监控功能

豆芽自动化生产线的泡豆环节中，水的温度会直接影响豆子发芽率，所以在有关的CAN总线监控系统中，应该设计泡豆水温监控系统，按照豆芽生产工艺标准、要求等，在监控系统设定水温40℃的监控标准，要求将泡豆过程中水的温度控制在40℃，这样才能预防出现生产问题。有关的泡豆监控系统中应该设置温度传感器、控制器设备，以及水泵控制器，便于进行泡豆过程监控。

1.2 完善豆芽孵化监控功能

豆芽孵化属于自动化生产线中重要环节，这个环节对外部环境提出了很高要求，需要保证具备无菌性的生产环境，如果环境中存有病菌，将会导致发芽率受到影响，还会出现细菌滋生的现象，甚至使得自动化生产线中的豆芽发生腐烂，对生产质量、效益都会产生不利影响。在此情况下，为确保豆芽孵化过程中正常生长，需要按照具体生长状况反复淋水，带走孵化期间的热量，预防出现细菌、病菌滋生的现象，在一定程度上也能够为豆芽良好生长提供充足水分。在这个环节监控系统中应该重点进行孵化箱温度、淋水设备运行状态、供水皮管液位情况、孵化箱温度与湿度等监督控制，完善各项监控功能，通过远程监控处理增强自动化生产线监控工作的合理性。此环节为保证监控功能，需要设计多个位置传感器、淋水导航、液位传感器、温度传感器等等，便于开展有关孵化环节监督管理工作[1]。

1.3 完善入库监控功能

在豆芽自动化生产线中，应用清洗设备、去皮设备可以连续性执行冲洗操作和去皮操作，将孵化箱之内的豆芽输入到清洗和去皮设备之后，利用水流冲洗豆芽，在水流的冲击之下使得豆芽和豆芽皮之间相互脱离，实现初次筛选过滤。在完成初次筛选过滤之后，需要进入到水槽进行二次冲洗和去皮，在水槽末端区域有挡板结构，豆芽经过履带之后在水槽中捞出来，然后进行称重处理和入库处理。按照自动化生产线的具体监控要求，可以在清洗与去皮设备上面安装监控设备、称重传感器、位置传感器与控制阀，保证所有的监控系统都可以良好运行，系统化并且全面性的实现豆芽自动化生产线的监控目的[2]。

2 基于CAN总线的豆芽自动化生产线监控系统的架构设计

要确保基于CAN总线的豆芽自动化生产线监控系统运行效果与稳定性，应该确保相关监控系统架构的完善性，合理设计架构的同时保证豆芽自动化生产线的监控效果。主要的架构设计措施如下。

2.1 合理设计生产过程信号的监控系统

在完善监控系统功能之后，还应该综合分析所采集信号的特点、执行器的应用特征、控制节点的布设环境等各种影响因素，研发设计具有一定稳定性、自动化特点的监控系统。豆芽自动化生产线所采集出来的信号主要就是模拟量与开关量两种，其中的模拟量信号就是泡豆温度数据信息、孵化温度数据信息、入库重量数据信息，而开关量信号就是泡豆、孵化过程的液位越限测量数据信息。在此情况下就应该结合豆芽自动化生产线的特点与实际情况，合理设置信号监控系统，确保整体豆芽自动化生产线的监控效果，充分发挥CAN总线监控系统的监控作用。

2.2 合理设计系统的架构内容

豆芽自动化生产线的监控过程中，设计CAN总线监控系统，应该保证系统架构的完整性与合理性，以免出现监控不到位问题。在设计有关CAN总线监控系统的过程中，应该保证功能的完善性，具备一定的测量功能、控制功能与通讯功能，有着较高性价比，可以在确保满足监控标准的同时，降低系统运行成本，同时还需确保监控工作的便利性与可控性，可以远程性的开展监测工作和监控工作，合理性进行数据传输处理。为了保证系统有着良好功能，满足远程监控的需求，应合理进行架构内容设计，保证架构完善性的同时，充分发挥其监控优势[3]。

2.2.1 重点进行系统拓扑架构的设计

系统拓扑架构应重点在豆芽自动化生产线的泡豆环节、孵化环节、入库环节中设计，将微控制器当作是核心部分的自主控制节点，合理采集与处理信号，根据控制标准内容进行执行器动作的控制。在此期间每个节点都需要使用CAN总线网络接口设置在CAN总线上面，和远程监控上位机设备之间互相连接，成为整体的网络系统，在接收到上位机设备所发送的控制指令之后，将生产线的数据信息实时发送到上位机设备中。监控上位机设备属于CAN总线网络中非常重要的节点部分，可以利用总线通讯处理器设备、网络节点通讯系统等，有效保存与处理数据信息，远程统计和分析数据，具有人机交互的功能，还可以为制定的控制点发送相关指令，对自动化生产线中各个生产节点进行干预和控制。

2.2.2 合理选择监控系统的设备

在选择使用监控系统设备过程中，应按照豆芽自动化生产线的具体监控要求，科学化选用设备。

1）微型控制器属于豆芽自动化生产线各个节点监控的重要设备，在选择过程中，应确保具有一定的总线传感器运作性能，将单片机当作是信号采集与处理的核心部分，应用在监控系统中，加快系统运行速度，完善功能，提升性价比，在确保系统功能符合标准的同时，降低监控系统的设计与应用成本[4]。

2）正确选用温度传感器设备。当前在温度测量方面经常应用热电偶类型、热电阻类型、红外线类型的传感器设备，同时还有湿敏电阻类型、湿敏电容类型的传感器，在应用过程中可以保证测量准确性与线性，但是，需要设计非常复杂的电路，才能保证温度信号的电信号转换效果与信号滤波效果，不利于成本控制。因此，在设计监控系统过程中，应在保证温度监控准确度的同时，选用数字化的温度传感器设备与湿度传感器设备，合理测量自动化生产线的温度，此类传感器在应用期间只需要数据线就能够实现数据传输目的，容易和单片机之间相互连接，无需应用信号调理电路，能够减少硬件方面成本，提升电路简化性。

3）合理选择称重传感器设备。在有关的入库环节中，监控节点主要是利用微处理器对称重传感器设备进行控制，输出有关信号内容，采用定值类型的称量操作手段，针对于外部给料系统的运行进行严格控制，能够实现自动化称量的目的，加快入库环节速度。在相关的定值豆芽箱封装控制的整体运行中，称重传感器设备应用，能够更好对豆芽箱传送带部分、定值传送带部分、入库传送带部分进行监控，在此期间要想保证监控效果，就应该合理选用传感器，保证性能的同时提升准确性，以免在入库环节中出现监控问题，例如：可以引进美国所研究的大气压力补偿功能的承重传感器设备，也可以应用我国的承重传感器，按照CAN总线监控系统的运行特点、传感器设备应用需求等，合理选用传感器设备，这样才能更好完成相应的监控任务[5]。

4）科学选用位置传感器设备。对于CAN总线监控系统来讲，所使用的位置传感器主要针对相关的限位情况进行检测，例如：检测泡豆过程中的液位情况、孵化过程中的潜水泵是否存在故障问题、孵化过程中的淋水系统运行状态、入库过程中的箱位位置等等，为保证位置传感器设备的应用效果，可以选择使用电容类型、电磁接近类型、行程开关类型的传感器设备，按照豆芽自动化生产线的具体环境特点、监测要求等，尽可能使用液位开关进行液位越限方面的测量处理，同时应用行程开关进行淋水设备电机运行的监测处理，确保在监控系统中有效完成监测任务。

5）合理选择现场总线。为保证豆芽自动化生产线的泡豆环节、孵化环节与入库环节的监控效果，在选用CAN现场总线的过程中，应该按照实际情况选用。一般情况下，数字温度、湿度传感器设备会直接将数字信息传送出来，温度信号传输距离较长的情况下，很容易受到外部因素的影响或者是信号本身衰弱问题的影响出现精确度降低现象，所以不可以简单使用导线进行传感器的总线连接，而是要按照具体状况，选择多个机位通讯方式连接总线，保证自动化生产线的监控效果。在多个机位通讯的过程中，应该根据现场监控的情况，对比不同通信协议的应用优势与不足，然后针对性选择应用效果最佳的通信协议。同时还需在其中设置具有独立性的CAN控制器芯片与单片机微处理器之间的标准口相互组合，这样才能更好设计CAN控制模块，增强监控系统的完善性和优化性[6]。

3 结语

综上所述，在豆芽自动化生产线监控的过程中，基于CAN总线监控系统的设计，应该完善整体监控功能，在确保功能完善性的情况下，合理设计相关的系统模式和架构，保证豆芽泡豆环节、孵化环节、入库环节的自动化生产线监控效果，完善其中的监控模式与系统功能，充分发挥监控系统的作用。