基于CAN的能源微藻培養(yǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的研制.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,人類也將面臨石油資源的日益枯竭和環(huán)境保護(hù)兩個重大問題,因此生物能源的開發(fā)日益受到人們的重視。微藻合成的油脂是一種極有前景的生物柴油原料,生物柴油產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開發(fā)也成為目前國內(nèi)外生物能源領(lǐng)域和CO2減排領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本課題研制了基于CAN總線的能源微藻培養(yǎng)監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)能源微藻培養(yǎng)這一生物過程中參數(shù)的在線檢測和控制功能。該系統(tǒng)主要用于能源微藻培養(yǎng)過程的優(yōu)化放大研究。
　　 針對能源微藻培養(yǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的具體要求

2、,選用CAN總線構(gòu)建主從式總線網(wǎng)絡(luò),研制了一種基于STM32F107來構(gòu)建從節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計方法。系統(tǒng)硬件主要由采集從節(jié)點(diǎn)、控制從節(jié)點(diǎn)、儀器從節(jié)點(diǎn)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器、監(jiān)控主機(jī)和遠(yuǎn)程計算機(jī)等六大部分組成,采用了組態(tài)軟件Kingview6.53開發(fā)主機(jī)監(jiān)控軟件功能。
　　 本論文的主要工作分成4個部分:監(jiān)控系統(tǒng)總體方案設(shè)計、監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計、監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計和系統(tǒng)調(diào)試。
　　 監(jiān)控系統(tǒng)總體方案設(shè)計主要包括系統(tǒng)集成方案設(shè)計和監(jiān)控系統(tǒng)中

3、所使用的傳感器和執(zhí)行器的選型。選用了STM32F107作為采集從節(jié)點(diǎn)和控制從節(jié)點(diǎn)的控制核心,選用了組態(tài)軟件Kingview6.53來開發(fā)主機(jī)監(jiān)控軟件。
　　 針對采集從節(jié)點(diǎn)和控制從節(jié)點(diǎn)需要實(shí)現(xiàn)的功能要求,完成了采集從節(jié)點(diǎn)和控制從節(jié)點(diǎn)硬件電路的設(shè)計,主要包括STM32F107最小系統(tǒng)電路、電源電路、傳感器信號調(diào)理電路、模擬通道切換電路、AD轉(zhuǎn)換電路、光耦隔離控制電路、功率驅(qū)動電路、DA轉(zhuǎn)換電路、0-5V電壓采集電路和帶隔離的CAN

4、通信電路。
　　 在硬件架構(gòu)的基礎(chǔ)上,給出了監(jiān)控系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)。參考莫迪康公司的Modbus RTU協(xié)議規(guī)約,定義了監(jiān)控系統(tǒng)通訊協(xié)議,能滿足監(jiān)控系統(tǒng)通信可靠性和擴(kuò)展性的要求。從節(jié)點(diǎn)軟件采用了模塊化程序設(shè)計方法,采集從節(jié)點(diǎn)軟件包括通道切換與AD轉(zhuǎn)換程序、分段處理程序和CAN接收中斷服務(wù)程序等,控制從節(jié)點(diǎn)包括CAN接收中斷服務(wù)程序、DA輸出刷新程序和開關(guān)量輸出程序等。介紹了Kingview6.53平臺下監(jiān)控軟件開發(fā)流程,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)