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基于CAN总线技术的冷库温度控制系统的设计.doc

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基于CAN总线技术的冷库温度控制系统的设计.doc

本科生毕业设计(论文)I摘要介绍了一种基于CAN总线技术的冷库温度控制系统的设计。CAN总线是目前最流行的现场总线技术,它具有可靠性高、价格低廉、实时性强等优点,在自动控制领域广泛应用。本系统由上位机和下位机两大部分组成。上位机主要完成与PC机的通信功能,通过PC机可设置及显示各冷库的温度,将设置的温度通过上位机送至下位机下位机完成对冷库的温度检测以及实现自动恒温控制。同时,可现场设定温度值。上位机与下位机均以AT89S52为核心,下位机使用LED进行温度显示。选用DS18B20单总线数字温度传感器,测量精度可以达到0.5℃。将测量值与设定值进行比较后由下位机控制制冷压缩机或电加热器进行温度调整,达到恒温控制,实现系统智能化。系统通过CAN总线实现对冷库所有仓库的远程管理,控制各个仓库的信息采集、数据传输和温度的调节,大大提高了管理效率,节省了人力资本系统结构简单、可靠性高、应用灵活、前景十分广阔。关键词AT89S52CAN总线DS18B20PC机冷库控制本科生毕业设计(论文)IIAbstractThetemperatureofcoldstoragecontrolsystembasedonCANbustechnologyisintroducedinthesubject.CANbusisthemostpopularfieldbustechnology,whichhashighreliability,lowcost,realtimeetc..Itiswidelyusedinthefieldofautomaticcontrol.Thesystemiscomposedoftwomajorpartswhichconsistsofupperandlowermachine.ThemainhostcomputercompletethePCcommunicationfunctions,thetemperatureofthecoldstorageissetupanddisplayedbythePC,thetemperaturewhichbesetupwillbesentthroughtheuppermachinetothelowermachine,thelowermachinecompletetomeasureandautomaticcontrolthetemperatureofthecoldstorage.Atthesametime,thetemperaturevaluecanbesetatthescene.AT89S52isthecoreoftheupperandlowermachine,thelowermachineuseLEDfordisplayingthetemperature.DS18B20isselectedforthesinglebusdigitaltemperaturesensor,themeasurementaccuracycanreach0.5℃.Themeasuredvalueswillbecomparedwiththesetvalue,afterthatthelowermeachinecontroltherefrigerationcompressororelectricheatertoadjustmentthetemperature,achievetheconstanttemperaturecontrol,theintelligentsystemsisrealizated.ThesystemachieveallrefrigeratedwarehousetoremotemanagementbyCANbus,thevariousstorageiscontroledtocollectinformation、transferdataandregulatetemperaturebyit,itgreatlyenhancethemanagementefficiencyandsavehumancapitalThesystemhassimplestructure,highreliability,applicationflexibilityandabrightfuture.KeywordsAT89S52CANbusDS18B20PCColdStorageControl本科生毕业设计(论文)III目录第1章绪论...........................................................................................................11.1课题背景.....................................................................................................11.2冷库的国内外现状.....................................................................................11.3冷库控制系统的现状及发展.....................................................................3第2章冷库温度测控系统总体设计.....................................................................52.1课题总体分析.............................................................................................52.2方案论证.....................................................................................................52.3系统总体框架.............................................................................................62.4各模块功能介绍.........................................................................................7第3章系统硬件电路设计.....................................................................................83.1单片机系统的设计.....................................................................................83.1.1单片机的选择..................................................................................83.1.2单片机外围电路设计....................................................................103.2键盘和显示电路的设计...........................................................................113.3直流稳压电源的设计...............................................................................133.4RS232接口电路的设计...........................................................................143.5温度传感器模块的设计...........................................................................153.5.1温度传感器的选择........................................................................153.5.2温度传感器电路设计....................................................................163.6CAN总线模块的设计.............................................................................173.7控制电路的设计.......................................................................................21第4章系统软件设计...........................................................................................234.1PC机监测软件设计.................................................................................234.1.1Visua1Basic软件介绍..................................................................234.1.2串行通信控件介绍........................................................................234.1.3PC机人机界面设计......................................................................254.2单片机软件设计......................................................................................264.2.1上节点单片机程序设计................................................................274.2.2下节点单片机程序设计................................................................31第5章系统的可靠性和抗干扰性设计...............................................................38本科生毕业设计(论文)IV5.1系统的硬件抗干扰设计...........................................................................385.2系统的软件抗干扰设计...........................................................................39第6章总结...........................................................................................................40参考文献.................................................................................................................41致谢.......................................................................................................................43附录Ⅰ...................................................................................................................44附录Ⅱ...................................................................................................................45附录Ⅲ...................................................................................................................46附录Ⅳ...................................................................................................................61本科生毕业设计(论文)1第1章绪论1.1课题背景随着人们生活水平的提高,人们对水果、蔬菜的需求量也与日俱增,食用鲜果已成为一种新的发展趋势。新鲜果品与其他商品不同,它季节性强、易腐性强、地区性强、商品性强。贮藏保鲜克服了加工过程中的缺陷,它是果品生产与销售之间不可缺少的环节,也是保证丰产丰收的重要关键,它在发展果品产业,改善人民生活,保障市场供应,巩固城乡经济,增值增收,扩大外贸出口等方面都起着重要的作用。近年来,我国冷冻食品产销量每年增加25%。1995年,全国冷冻食品产量已达240万吨,人均年占有量已达2公斤。但冷冻食品在我国还是新兴产业,与西方发达国家相比,还很落后。据专家估计我国冷冻食品年产量2000年已超过1000万吨,冷食品和冷饮企业将成为我国食品工业中的大产业。我国加入WTO后,国外冷食品必将大量进入中国这个巨大的市场,各地菜篮子工程的发展,以及本届人大、政协会议提出的放心食品等因素,必将进一步推动冷食品的发展,同时也将推动我国食品冷藏库的发展。1.2冷库的国内外现状冷库是发展冷藏业的基础设施,也是在低温条件下贮藏货物的建筑群。食品保鲜主要以食品冷藏链为主,将易腐畜禽、水产、果蔬、速冻食品通过预冷、加工、贮存和冷藏运输,有效地保持食品的外观、色泽、营养成分及风味物质,达到食品保质保鲜,延长食品保存期的目的,起到调剂淡、旺季市场的需求并减少生产与销售过程中经济损耗的作用。随着市场经济的不断发展、现代物流系统的不断完善,食品冷藏链的产业化发展前景十分广阔。1.国外冷库行业现状国外冷库行业发展较快的国家主要有日本、美国、芬兰、加拿大等国。日本是亚洲最大的速冻食品生产国,-20℃以下的低温库在冷库中占80以上。70年代以前国外冷库普遍采用以氨为制冷剂的集中式制冷系统,70年代后期逐渐采用以R22为制冷剂的分散式制冷系统。美国和加拿大占80以上的冷库都以使用本科生毕业设计(论文)2R717为制冷剂。80年代以来,分散式制冷系统在国外发展很快,冷却设备由冷风机逐步取代了排管,贮藏水果冷库中近1/3为气调库,在冷库建造方面土建冷库正向预制装配化发展,自动化控制程度比较高。比较著名的装配式冷库的制造商如芬兰的辉乐冷冻集团(HUURRE),其库板HE3由无氟绝缘聚氨酯板和两层镀锌的钢层组成,便易拆卸,施工期短、气密性好、空间利用率高。近年来,国外新建的大型果蔬贮藏冷库多是果品气调库,如美国使用气调贮藏苹果已占冷藏总数的80法国、意大利也大力发展该项技术,气调贮藏苹果均达到冷藏苹果总数的50~70以上英国气调库容达22万吨。日本、意大利等发达国家已拥有10座世界级的自动化冷库。2.国内冷库行业现状我国自1955年开始建造第一座贮藏肉制品冷库,1968年建成第一座贮藏水果冷库,1978年建成第一座气调库。1995年由开封空分集团有限公司首次引进组合式气调库先进工艺,并在山东龙口建造15000吨气调冷库获得成功,开创了国内大型组装式气调冷库的成功先例,用户亦取得了较好的经济效益。1997年又在陕西西安建造了一座10000吨气调冷库,气密性能达到国际先进水平。该公司气调冷库已分布在山东、河南、北京、湖南、新疆、陕西、天津、四川等省市自治区,并获得客户的较好信誉。广东、北京等省市大约先后引进了40座预制装配式冷藏库,总库容约为7.5万吨。近几年来,我国冷库建设发展十分迅速,主要分布在各水果、蔬菜主产区以及大中城市郊区的蔬菜基地。据统计,全国现有冷冻冷藏能力已达500多万吨,其中外资、中外合资和私营冷库约占50万吨,国有冷库450多万吨,分属于内贸、农业、外贸和轻工系统,其中内贸系统冷库容量达300多万吨,占全国总量的60以上。我国商业系统拥有果蔬贮藏库面积达200多万平方米,存储能力达130多万吨,其中机械冷藏库70多万吨,普通库为60多万吨。国内专业生产制冷设备及建造冷库的厂家很多,如开封空分集团制冷工程公司为国内第一家组装式冷库生产厂家,已形成从几立方米库容小型室内库到几万立方米的大型室外库从高温库、低温库、冻结库到综合库从全组装式冷库到土建结构内部贴板的混合式冷库从普通冷库过渡到的多品种、多规格的气调冷库系列产品。此外大连制冷设备厂、天津森罗科技发展有限责任公司等,其制冷设备在冷库行业领域中所占比重较大,天津森罗科技发展有限责任公司采用双面彩钢聚苯乙烯保温板建造的装配式冷库,在国内发展较快。国家农产品保鲜工程技术研究中心(天津)研制开发的微型节能冷库在国内农村各地已广泛推广。据统计我国生产企业已生产建设大中小型装配库约800座,室内装配式冷库约2.5万套(座),仅苏州市2004年全市新建保鲜冷库38座,占江苏省的40.本科生毕业设计(论文)31.3冷库控制系统的现状及发展1.冷库控制系统现状随着人民生活水平的提高,冷库和制冷系统的应用日益增加,对于冷库和制冷系统的控制要求也在不断提高。国外冷库的制冷装置广泛采用了自动控制技术,大多数冷库只有1~3名操作人员,许多冷库基本实现夜间无人值班。而我国冷库的制冷设备大多采用手动控制,或者仅对某一个制冷部件采用了局部自动控制技术,自动化程度普遍较低。另外,我国不少冷藏企业为了减员增效,削减了冷库操作运行人员,在冷库制冷系统自动控制技术应用还不普遍的情况下,一旦出现异常,整个制冷系统就会处于无人监管的状态,存在很大的安全隐患。而且,各种规模冷库中,不同的库房需要控制不同的温度范围,为了更合理、有效地利用现有能源,需进一步提高测控温精度。因此,对测温点的数量要求越来越多,同时大量的现场测温信息及控制参数需及时交换。然而传统的串行通信方式只能采用主从方式,随着从机数量的增加,系统的响应时间变长,系统的性能必然受到一定的影响。因此必须选择适合冷库现场运行、实时性高、性能安全可靠、造价低廉的现场总线以满足多测控点与控制室之间的信息交换。CAN总线以其所具有的可靠性、灵活性和实时性,加上有众多的产品支持,在短期内获得了广泛的应用,成为公认的最具有前途的现场总线之一。2.冷库控制系统的发展趋势随着制冷空调工业的迅速发展,冷库制冷系统自动化已成为当今冷库生产管理所应必备功能,以此带来系统运行的安全性、可靠性及节能性的提高和冷藏品质的保证,劳动条件的改善以及生产效率的提高。冷库要求不同库房的温度控制各有不同,各个单元即要独立运行调节控温又需协调联网和监控管理。根据要求新型全自动冷库控制系统由上位计算机、现场测控元件组成多级、开放、模块化、可扩展的高性价比冷库全自动控制解决方案,确保制冷控制系统安全、可靠、高效、稳定、节能运行,改善工人劳动条件,提升电控配套设备制造档次。采集冷库各工艺过程的工艺参数,电气参数及主要设备的运行状态信息,并对现场数据进行分析、处理、贮存,对各类工艺参数作出趋势曲线,操作员通过简单的鼠标键盘操作可进行系统功能组态,在线修改和设置控制参数,给控制级可编程控制器下达指令。操作界面可直观显示整个系统动态流程图,并放大显示各工段工艺流程图,带有动态参数显示,趋势曲线显示,报警显示,并可按要求打印有关即时参数及历史运转参数。可达到对整个冷库进行综合监控、管理、分析的功能。完善的软件程序编制,提高了整个冷库的自动化水平,为制冷空调系统的优化设

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