[仓库规范管理]仓库温湿度自动检测.pdf

仓库规范管理仓库规范管理 仓库温湿仓库温湿度自动检测度自动检测仓库温湿度自动检测系统仓库温湿度自动检测系统摘要：摘要：仓库环境下的温度、湿度进行实时检测、显示、控制，使仓储物资在适合的环境下安全储存。特别是工作稳定可靠，测试数据准确，控制稳定。该系统可应用于各种粮食、食品等仓库。关键词：关键词：温度自动检测1 1 引言引言在仓库的货物的管理中，需要对温度、湿度等环境参数进行监控，以保证仓库的安全。随着库区的面积逐渐扩大，需要传输能力强和通信距离远的监控系统来有效地对仓库货物进行监管。CAN（ControllerAreaNetwork，控制器局域网）总线技术具有先进的多主网络结构、通讯距离远、价位低、可靠性高、系统容量大、安装方便、维护费用低、性价比高等优点。特别对库区较大、仓库分布较分散的大型仓库的监控非常适用。2 2 系统硬件设计系统硬件设计本系统采用分布式监控网络，主要分为上位机和下位机两部分，而上位机硬件包括 CAN 通讯适配器和上位监控管理机组成;下位机则由 CAN 节点和现场传感器组和温度湿度参数控制器组成，如图 1 所示。其工作原理是下位机节点通过一定时间间隔把含有地址、温度、湿度等数据量的报文向 CAN 总线发送，总线通过自身仲裁确定先把优先级最高的数据放到总线上，然后自动仲裁依次发送优先级相对较低的报文到 CAN 总线。由于 CAN 总线的信息存取利用了广播式的存取工作方式，报文可以在任何时候由任何节点发送到空闲的总线上，每个 CAN 总线节点都接收到了总线上出现的报文信息，通过每个节点的报文滤波和地址设置，上位机 CAN 节点能实现上传报文的接收。上位机接收到报文信息后通过组态王软件实现仓库温度等参数实时监视和记录。同时上位机通过仓库人机界面可随时发送控制信息到 CAN 总线上，地址匹配的CAN 总线节点能收到信息。通过这种方式即可实现仓库的温度等参数的反馈控制。2.1 现场数据采集服务器现场数据采集服务器是系统的重要组成部分，它完成现场数据的采集、与上位机的通信等功能。现场采集服务器内部结构如图所示：1）电源供电接口现场采集服务器的输入电源为 AC220V1A，电源通过隔离变压器接入到电源供电接口。2）现场总线接口现场总线接口在板上的标识为 J2，为五芯插头，该接口的引脚定义如下表所示标识现场总线电缆线芯颜色含义及接线说明L 红色为现场 T 型总线连接器供电N 黑色为现场 T 型总线连接器供电T+黄色现场显性信号T-兰色现场隐性信号GND 屏蔽线系统接地3）光纤通信接口光纤接口应使用 ST-ST 多模光纤，通过光缆延长约 300 米。本接口为两线制，一收一发，两个通信模块光纤接线需交叉，即 TX 与另一个模块的 RX 连接。4）现场调试用显示器正常运行时机内无需放置 LCD，本 LCD 仅供现场调试使用。调试结束后可取掉该 LCD，然后将服务器箱盖封好。本服务器通过光纤线与上位机通信，为保证通信的正常，请使用我司专业版服务器软件。服务器通信的波特率为 19200,8,0,n.2.2 下位机系统的硬件设计下位机包括 CAN 节点、现场传感器组和温度湿度参数控制器。CAN 节点主要是完成 CAN 总线信号和 CAN 网络通讯的配置。现场传感器组和参数控制器部分主要是和 CAN 节点完成实时监测仓库内各个测试点的温度、湿度情况，还要负责接收上位管理机的命令，根据上位管理机的要求传输数据和反馈控制。下位机结构组成如图 3 所示。2.2.1CAN 节点CAN 节点器件主要包括：微处理器AT89S52 单片机、CAN 控制器 SJA1000 和CAN 总线收发器 PCA82C250。（1）CAN 控制器 SJA1000SJA1000 的工作模式通过其内部的时钟分频寄存器 CDR 中的 CAN 模式位来选择。硬件复位时默认模式是 BasicCAN 工作模式。SJA1000 相对于微控制器相当于是一存储映象 I/O 设备，他的地址域由控制段和信息缓冲区段组成，在向下加载初始化期间，控制器可被编程以设定通信参数，CAN 总线上的通信可通过此段由微控制器控制。SJA1000 内部寄存器有的是只能写的，有的是既可读又可写的。系统正常工作之前，微控制器要对某些寄存器进行初始化，以保证系统的各部分之间能进行正确的数据交换。CAN 控制器的内容都是通过微控制器写入的，其读写时序如图 4所示。从读/写时序图来看，微控制器对 SJA1000 进行操作，由于 SJA1000 内可存储数据的地址信息。现场数据采集与控制层负责从现场采集数据以 CAN 协议的格式发送到总线上，根据需要对现场设备进行实时控制和监视。系统上电后微处理器先对自身和 SJA1000 进行初始化，以 SJA1000 传送到 CAN 总线上或直接现场显示、控制;对从 CAN 总线上来的信息则采用中断方式，系统每接收到一帧信息，便产生一次中断，引发微处理机进入中断，在中断服务程序中读取该帧信息并传送到现场。（2）CAN 收发器 PCA82C250PCA82C250 为 CAN 收发器，是 CAN 控制器和物理总线间的接口，提供对总线的驱动发送能力，CAN 控制器的差动发送能力和 CAN 控制器的差动接收能力。他有很强的抗瞬间干扰和保护总线的能力，具有3 种不同的工作模式即高速、斜率控制和待机。总线上的某节点掉电不会影响总线，在 40m 内实现高速应用可达 1Mb/s，最多可挂 110 个节点。管脚 8（RS）允许 PCA82C250 选择 3 种不同的工作模式，如表 1 所示。通过上面的结构框图绘制出了如图 5 所示的 CAN 节点具体的电路。2.2.2 温度检测部分系统采用由 DALLAS 半导体公司生产的 DS18B20 型单线智能温度传感器，该传感器属于新一代适配微处理器的智能温度传感器。DS18B20 主要有两种工作方式：寄生电源工作方式和外接电源工作方式。本系统采用外接电源方式（如图 6）。2.2.3 湿度检测部分湿度检测采用 HS1101 型湿度传感器，HS1101 是 HUMIREL 公司生产的变容式相对湿度传感器，采用独特的工艺设计。HS1101 测量湿度采用将 HS1101 置于 555 振荡电路中，将电容值的变化砖换成电压频率信号，可以直接被微处理器采集。设计的电路如图 7 所示。555 芯片外接电阻 R20，R19 与 HS1101，构成对HS1101 的充电回路。7 端通过芯片内部的晶体管对地短路实现对 HS1101 的放电回路，并将引脚 2，6 端相连引入到片内比较器，构成一个多谐波振荡器，其中，R20 相对于 R19 必须非常的小，但决不能低于一个最小值。R18 是防止短路的保护电阻。HS1101 作为一个变化的电容器，连接 2 和 6 引脚。引脚作为 R20 的短路引脚。HS1101 的等效电容通过 R19 和 R20 充电达到上限电压（近似于 0.67VCC，时间记为 T1），这时 555 的引脚 3 由高电平变为低电平，然后通过 R19 开始放电，由于 R20 被 7 引脚短路接地，所以只放电到触发界线（近似于 0.33VCC，时间记为 T2），这时 555 芯片的引脚 3 变为高电平。通过不同的两个电阻 R19，R20进行传感器的不停充放电，产生方波输出。可以得出：由此可以看出，空气相对湿度与 555 芯片输出频率存在一定线性关系。表 2 给出了典型频率湿度关系（参考点：25，相对湿度：55%，输出频率：6.660kHz）。可以通过微处理器采集 555 芯片的频率，然后查表即可得出相对湿度值。为了更好提高测量精度，将采用下位机负责采集频率，将频率值送入上位机进行分段处理。2.2.4 温湿度控制部分在监控系统中，除了实时检测温度湿度等参数外，还需要对这些参数进行控制。在温度等测量参数超过用户设定值范围时，启动相关控制设备，否则关闭控制设备。系统采用继电器控制通风，除湿等设备的启动，具体电路设计如图 8 所示，其中 J1 用于控制通风设备，J2，J3 用于控制湿度。3 3 系统软件设计系统软件设计监控系统软件设计分为上位机系统的软件设计和下位机系统的软件设计。上位机系统的软件包括监控管理部分软件和 CAN 适配器软件。现场监控管理部分主要利用组态王软件完成仓库的现场测量点模拟，对仓库的现场数据进行采集，并对采集数据进行分析，自动计算仓内的最高、最低和平均温度值，还可计算出每层的最高、最低和平均温度值，完成超限实时报警，同时实现对现场设备进行操作控制。例如启动通风、除湿、喷洒及安全保护装置，报警、切断电源等。并自动生成各种报表和图表，建立和存储仓库的仓储历史档案和打印功能。而远程监控管理部分主要完成仓库状态远程查询，报表打印和远程控制等功能。对于 CAN 适配器的软件设计采用 Windows 环境下的 VB 语言进行开发，由于Windows 的保护，VB 无法直接读写并行端口，需要另外的程序模块来实现并行端口的直接读写，使用 WINIO 模块来解决 VB 对并口的读写。同时，由于 WINIO模块不支持系统中断，还需要利用 VB 编写线程来查询 SJA1000 的中断状态。下位机系统的软件包括 CAN 节点的软件和温湿度检测控制软件。软件设计采用模块化设计方式。软件中主要程序有 SJA1000 的初始化，报文的发送程序，报文的接收程序，CAN 总线错误处理程序，以及和传感器配合实现现场参数的采集。4 4 结语结语该设计在仓库的总体结构设计中，成功引入 CAN 总线作为通讯网络，其中下位机利用 AT89S52 单片机和 SJA1000 完成 CAN 节点设计，上位机完成了对 CAN通讯适配器的设计，采用上位机高级语言 VB 和 EPP 协议实现 SJA1000 的控制，大大地提高了系统内部的速率和实时性，具有处理速度快，成本较低的优点。感感谢谢阅阅读读多年企业管理咨询经验，专注为企业和个人提供精品管理方案，企业诊断方案，制度参考模板等欢迎您下载，均可自由编辑