基于CAN 总线焊接车间环境实时监控系统的设计*

刘小兵

(湖南汽车工程职业学院，湖南 株洲 412001)

焊接车间里常存有大量的可燃和有毒物品，同时在焊接操作过程中还会产生大量的化学气体。如果没有及时准确地检测这些气体的存在，可能会对工作人员身体产生危害。可燃气体达到一定的浓度还会产生爆炸，带来的危害就相当大［1］。所以设计一种高效准确的监控系统是非常必要的。本文利用CAN 总线的通信实时性强、容错率高、抗干扰能力强等特点设计了焊接车间的实时监控系统。

1 系统结构

系统用恩智浦半导体公司的LPC2119 芯片，该芯片功耗低［1］。电路通过8 路传感器传送焊接车间里的环境信息，分别是氧、一氧化碳、硫化氢、甲烷、二氧化硫、甲荃的浓度以及环境的湿度和温度。当检测到气体超出设定的标准值时就会产生声光报警，微处理器给换气继电器电路信号开启焊接车间换气并通过CAN 接口电路向监控中心送报警信息。监控中心随时可以通过CAN 总线读焊接车间的环境信息，显示电路用来显示当前环境状况，供工作人员随时查询。由于CAN 总线的优势，监控中心随时都可以准确地掌握焊接车间的环境状况，及时处理突发情况。

图1 系统结构图

2 系统硬件电路设计

2.1 取样检测电路

气体传感器选用的是炜盛公司的ME3 系统和德国Drger 公司生产的miniPac 系列定电位电解式传感器，传感器电路如图2 所示。各检测电路基本一样，这里只给出了二氧化硫(SO2)的取样检测电路，AD623 是一个集成单电源放大器，它的增益可以由外接电路控制。湿度取样检测电路是由湿敏电容HS11XX 和TLC555 组成［3］。取样检测电路得到的检测信息分别送到LPC2119 的P0.16、P0.20 和P0.25-P0.30 八个端口作为采集信号输入端。

2.2 CAN 接口电路

LPC2119 芯片中自带CAN 控制模块，CAN 接口电路就由6N137 和82C250 组成，P0.23 端口与RX0 相连，P0.24 与TX0 相连。

2.3 LPC2119 端口分配

系统微处理器LPC2119 各端口连接是:P0.16 为湿度取样检测电路信号输入端口;P0.20 为温度取样电路信号输入端口;P0.25-P0.30 为气体取样检测电路信号输入端口;P0.0-P0.7 为LCD 显示数据端口，P0.8-P0.15 为LCD 显示控制端口。LCD 显示屏用深圳市川航科技有限公司的CH240128C 液晶模块;P0.23 和P0.24 为CAN 总线数据端口，P0.17 为换气继电器控制端口;P0.18 为声音报警输出端口;P0.19 为光报警输出端口。P0.21-P0.22 为按键输入端口。

3 系统软件设计

软件设计是基于μC/OS-Ⅱ系统设计的，μC/OS-Ⅱ是一个多任务的操作系统，模块化设计可移植性强。本系统的设计流程图如图3 所示。

图2 SO2取样电路

图3 系统软件设计

4 结束语

本系统设计微处理器选用LPC2119 功耗低、处理能力强、性价比高，可在一个焊接车间安装多个本产品，通过CAN 总线组网并与监控中心相连，CAN 总线传送速度快，可靠性好，监控中心可以实时准确地知道焊接车间的环境参数，预防灾难性事故发生，同时监控中心也可以通过CAN 总线对本产品的各节点进行设置，防止节点产品误操作。

［1］王娟.环境监测在环境影响评价中的分析［J］.科技创业家，2013，12(23):188-190.

［2］周立功.ARM 嵌入式系统基础教程［M］.第2 版.北京:北京航空航天大学出版社，2008.

［3］陈宣扬.可燃气体检测报警技术研究［D］.杭州:浙江工业大学，2011.