介紹了一種基于CAN總線的煤礦地磅數(shù)據(jù)采集、管理的方法及實(shí)現(xiàn)過程。詳細(xì)論述了系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)、硬件組成、軟件功能和CAN接口卡的原理。

0.引言

在我國許多煤礦的煤炭銷售的稱重中還沿用著 原始的人工操作，這一工作模式不但工作效率低、容 易出錯、不易快速統(tǒng)計(jì)銷售量，而且也給某些不法者 以可乘之機(jī)，一定程度地影響了煤礦的效益。因此 提高煤礦的銷煤工作效率，杜絕煤炭稱重過程中的 人為因素，實(shí)現(xiàn)稱重?cái)?shù)據(jù)采集自動化，是煤炭企業(yè)發(fā) 展的一個重要方面。煤礦地磅房自動控制系統(tǒng)根據(jù) 煤炭生產(chǎn)管理特征，集控制、管理、統(tǒng)計(jì)于一體，實(shí)現(xiàn) 了計(jì)算機(jī)自動管理煤礦地銷煤的銷售。系統(tǒng)具有地 磅自動啟停、數(shù)據(jù)自動傳輸、收費(fèi)系統(tǒng)管理、出入門IC卡自動識別、以及調(diào)度統(tǒng)計(jì)與監(jiān)控等功能。

鑒于煤礦工業(yè)廣場占地面積大，節(jié)點(diǎn)比較分散， 節(jié)點(diǎn)間距離較遠(yuǎn)（本系統(tǒng)中的磅房離門崗約 2 500 m)對數(shù)據(jù)傳輸速率要求不是太高，但需要高 可靠性和易擴(kuò)充性，經(jīng)論證，決定選用目前工業(yè)控制 中技術(shù)性能比較好的CAN總線來實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)，數(shù) 據(jù)通信速率采用10 kbps。

1.系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程

對任一輛拉煤車如未辦理過與車號對應(yīng)的IC 卡，應(yīng)先進(jìn)入地磅房稱空車重量，由磅房操作人員錄 入該車相關(guān)的信息(包括車牌號、車主姓名、車型等） 存入空車數(shù)據(jù)庫并制作新IC卡。重車進(jìn)入地磅有 效稱重位置后，由車主刷卡啟動磅房數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)， 并將數(shù)據(jù)發(fā)送到調(diào)度系統(tǒng)和財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)庫。車主到財(cái) 務(wù)交款，然后由財(cái)務(wù)系統(tǒng)將該車的基本情況發(fā)送到 出門系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和調(diào)度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫。在出門時，通 過刷卡調(diào)入該車的基本情況，經(jīng)門衛(wèi)確認(rèn)無誤放行 并將該車已出門的數(shù)據(jù)送入財(cái)務(wù)系統(tǒng)。系統(tǒng)組成及 各部分功能分述如下：

(1)信號燈指示。通常情況下，地磅進(jìn)口的信 號燈為綠色，出口信號燈為紅色。當(dāng)有車輛進(jìn)入有 效稱重位置后，進(jìn)口信號燈變?yōu)榧t色，表明地磅正在 工作，當(dāng)稱重結(jié)束后，出口信號燈變?yōu)榫G色，待車輛 開出，恢復(fù)初始狀態(tài)。

(2)車輛定位器。車輛位置的確定是通過三組 紅外探測器確定的。進(jìn)口的紅外線一次通斷表明有 車輛進(jìn)入，出口的一組紅外線的一次通斷表明有車 輛開出，只有滿足進(jìn)口與出口紅外線都能接通而中間那組紅外線斷開，計(jì)算機(jī)才能從地磅中采集數(shù)據(jù)。

(3)數(shù)據(jù)的釆集。當(dāng)一輛重車進(jìn)入地磅有效稱 重位置后，首先由車主刷卡，從數(shù)據(jù)庫中調(diào)入該車的 信息(包括車主姓名、車牌號、車型、皮重等信息，這 些信息在空車時已錄入系統(tǒng))，由磅房操作人員核對 無誤后，按釆集按鈕得到車重，并寫入重車數(shù)據(jù)庫， 重車數(shù)據(jù)的釆集是由計(jì)算機(jī)自動完成并送入數(shù)據(jù)庫 中，操作人員無法修改重車的數(shù)據(jù)，同時將這些數(shù)據(jù) 通過CAN總線送入調(diào)度統(tǒng)計(jì)計(jì)算機(jī)和財(cái)務(wù)收費(fèi)計(jì) 算機(jī)的數(shù)據(jù)庫中，在調(diào)度統(tǒng)計(jì)計(jì)算機(jī)中實(shí)時顯示當(dāng) 前磅房正在稱重車輛的情況，以便調(diào)度工作人員與 監(jiān)控閉路電視核對。

(4)收費(fèi)操作。首先由車主刷卡，根據(jù)當(dāng)日煤 價計(jì)算出應(yīng)交款項(xiàng)，經(jīng)財(cái)務(wù)確認(rèn)購煤款到位后，將該 車的基本情況送入出門PC機(jī)數(shù)據(jù)庫及調(diào)度數(shù)據(jù)庫 以便進(jìn)行煤炭銷售統(tǒng)計(jì)。

(5)出門管理。當(dāng)車輛出門時劃卡調(diào)入車輛基 本數(shù)據(jù)，經(jīng)門衛(wèi)確認(rèn)無誤后，啟動開門電機(jī)，并將該 車已開出的信號回送到財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)庫中。

(6)閉路電路監(jiān)控。為了更好地加強(qiáng)對地磅房 的管理，本系統(tǒng)還在地磅的進(jìn)出口各安裝1臺攝像 頭，將稱重車的情況同時送入磅房管理室及礦總調(diào) 度室，以減少人為因素。

2.系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

系統(tǒng)現(xiàn)場布置如圖1所示。

(1)CAN接口模塊。主要是由PC機(jī)及CAN 總線接口卡構(gòu)成智能化器件，總線釆用屏蔽雙絞線 作為傳輸介質(zhì)，兩端配有120 ^電阻。其中CAN總 線接口卡為PCL — 841雙端口 CAN接口卡，該卡可 直接插入計(jì)算機(jī)ISA槽中，釆用內(nèi)存直接映象的方 式與計(jì)算機(jī)進(jìn)行高速度數(shù)據(jù)交換，同時該模塊還帶 有光電隔離，能有效地避免地流環(huán)造成的損壞，增強(qiáng) 了系統(tǒng)的可靠性。CAN接口卡的通信功能主要是 由PCA82C200控制器和82C250CAN發(fā)送器共同 完成，如圖2所示。PCA82C200是CAN收發(fā)器，能 自動完成一幀的接收與發(fā)送，82C250是CAN差分 數(shù)據(jù)發(fā)送器，其CPU主要負(fù)責(zé)接口卡與主機(jī)的數(shù)據(jù) 交換與管理，該模塊還配有2 KB高速雙口 RAM。

(2)磅房控制模塊。由于地磅提供了 RS — 232 接口，可通過串行接口直接釆集數(shù)據(jù)，其信號燈和紅 外線等開關(guān)量是由開關(guān)量接口卡直接接入計(jì)算機(jī)， 從而實(shí)現(xiàn)對車位的確定以及信號燈的控制。其中開 關(guān)量控制卡為研華生產(chǎn)的PCL-726和PCLD — 885； IC刷卡機(jī)是釆用可讀寫刷卡機(jī)以便汽車初始 稱重和寫新IC卡。這里的2個攝像機(jī)是釆用普通 黑白攝像機(jī)并將視頻信號直接送入礦調(diào)度室和磅房 工作間內(nèi)部，以便調(diào)度人員和磅房工作人員監(jiān)控稱 重車的情況。

3.系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)軟件主要由PC主機(jī)控制管理軟件和CAN 節(jié)點(diǎn)通信軟件組成。CAN接點(diǎn)通信軟件的數(shù)據(jù)接 收與發(fā)送可由CAN控制器完成，用戶程序用VB或 VC 編程，通過 VCI (Virtual CAN Interface )方式調(diào) 用支持CAN接口卡的動態(tài)鏈接庫實(shí)現(xiàn)初始化板 卡、接收CAN報文、發(fā)送CAN報文等功能。VCI 為通用CAN驅(qū)動程序，隨硬件接口卡免費(fèi)提供，也 可以直接從網(wǎng)上下載，VCI釆用動態(tài)鏈接庫（DLL) 形式設(shè)計(jì)，可支持 Windows3. 1/95/98/NT/2000，同 時也提供統(tǒng)一的CAN API給用戶應(yīng)用程序，釆用該 API進(jìn)行開發(fā)可保證用戶換用不同的接口卡后不必 更改自己的程序。

數(shù)據(jù)庫管理釆用的是微軟公司ACCESS數(shù)據(jù) 庫管理系統(tǒng)，通過VB(或VC )和ACCESS之間的數(shù) 據(jù)通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存取等操作。

VB具有動態(tài)數(shù)據(jù)交換（DDE)、對象鏈接與嵌 入(OLE)、支持動態(tài)鏈接庫①LL)對數(shù)據(jù)庫操作以 及API函數(shù)等功能，使系統(tǒng)對后臺數(shù)據(jù)管理和通信 傳輸十分便利。其操作界面與Windows應(yīng)用程序 完全一致，從而使人機(jī)界面直觀、易懂、易操作。本系統(tǒng)的用戶程序核心部分為磅房控制系統(tǒng)和財(cái)務(wù)系 統(tǒng)，其磅房程序框圖如圖3所示。

4.結(jié)語

煤炭工業(yè)的發(fā)展對生產(chǎn)和管理提出了高產(chǎn)、高 效、自動化和高可靠性的要求，而CAN總線因其具 有突出的實(shí)時性、可靠性、靈活性、便于維護(hù)、易于擴(kuò) 充調(diào)試和成本較低等特點(diǎn)已成當(dāng)今工業(yè)控制中的熱 點(diǎn)，隨著其技術(shù)在國內(nèi)的不斷發(fā)展和推廣，必將在這 一領(lǐng)域中有著愈來愈廣闊的應(yīng)用前景。