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1、现场总线课程论文轻工业学院 题 目：基于can总线的火灾报警控制系统设计 姓 名: 尚鹏程 学 号：3 所在学院：电气信息工程学院 年级专业：自动化11-01摘 要为快捷有效的预测火灾的发生，减少人们生命和财产损失；解决“传统火灾报警器只对单一物理或化学信号进行探测而容易使报警系统出现误报或漏报”等问题从而设计了本系统。本系统采用主从式结构，具有反应迅速、工作稳定、安全等特点。主节点与从节点的单片机都采用AT89C52芯片来控制。为了实现主节点对从节点的实时监测，在主节点和从节点处都设计有CAN通信电路模块，由控制器SJAl040和收发器82C200组成CAN通信接口。从节点的外围电路由烟雾传
2、感器SS-168、光电传感器ST-178、温度传感器DS18B20和声光报警装置组成。单片机巡回检测温度、红外辐射、烟雾等传感器，当温度采集、红外检测、烟雾检测模块中任意两项检测到异常时系统发出声光报警，直到任意一项异常排除时系统才自动停止声光报警。本系统在每个从节点跟主节点处都设有声光报警装置，它方便工作人员能快速的找到哪一个从节点所在位置有火灾发生，同时也提醒了在场的人员此处有火灾发生，从而能让工作人员快速的到达火灾现场跟现场人员快速灭火，提高了本系执行度。 关键词：传感器，火灾报警系统，CAN总线目 录第1章 绪论11.1 PLC的历史和发展11.2 PLC的特点与应用11.3 PLC的
3、工作原理2第2章 系统的总体设计42.1 总体结构框图4第3章 系统硬件设计53.1 CPU型号的选择53.2 模块的选择53.3 硬件电路设计63.4 系统I/O分配73.5 外部接线图8第4章 系统软件设计9第5章 程序调试11第6章 MCGS组态126.1 绘制组态界面126.2 组态参数设置126.3 脚本程序13第7章 总结15参考文献16附录17第一章 绪论1.1 课题的研究背景火灾是目前最常见、最普遍的威胁公共场所安全和建设和谐社会的重要灾害之一。但是“火”被人类控制与利用也是人类迈进文明社会的一个重要标志，所以说“火”，它既能给人们带来了文明的进步，光明和温暖，但是当其一旦失去
4、控制，就会为人类带来毁灭性地灾难。使用“火”的过程中，人们总是在不断地总结发生火灾的规律，尽可能地尽最大可能减少火灾对人身财产造成的伤害或损失。在100年前，那时的科技还不发达，我们伟大的先祖发挥他们的聪明与才智总结出“防为上，救次之，戒为下”的经验来防治火灾。随着科技不断的发与进步，人们居住的场所越来越集中，而在现如今人们的财富日益增加，诱使发生火灾的机会也越来越多，比如违规的使用电器等。现代建筑发生火灾危险性越来越强，一旦发生某地起火，如果不能及时的扑灭就会照成一系列的连锁反应，火会越燃越大有的甚至燃烧了整条街。这样的报道时常会出现在电视、杂志上，让人们苦不堪言。因此，消防设施已经成为每一
5、个场所的必需设施，突显其对现代人们社会活动的重要性。1.2 国外火灾自动报警技术的现状 从第一个感温探测器面世，至今已有一百多年了。其低灵敏性和不兼容性，早已难以满足时下客户的要求。第二次世界大战后，光电和离子感烟探测器进入市场。这些新型灵敏度高的探测器在发展初期，已能够探测早期火警，难怪它们能以革命性姿态进军世界消防保安行业。众所周知，火警时任何事都是分秒必争的。为此，生产商，甚至一些顾客，擅自调高探测器灵敏度，大大减低自动火灾报警系统可靠性，以至这些系统的“主要产品”被加上“误报”帽子，引起了很多连带问题。对现代消防技术的发展来说，这绝对是急需改善的。长期以来，大幅度地改善火灾探测器的可靠
6、性，是客户的迫切要求和迅速扑来火警所不可或缺的。也是世界各国科学家努力研究的方向。随着科技的不断发展，更新的传感器、微型电子装置、数据处理及通讯设备等都正积极地寻找在火灾探测方面的新的突破。目前国外专业界对其分类方法还存在一些差异，从探测器利用的原理可以分为四代：第一代 四线制式开关量探测器，这种探测器历史悠久，目前依然有一定的市场；第二代 带地址编码的开关量探测器，这种探测器作为四线制探测器技术的延伸，是属于一种过渡性产品；第三代 集中智能模拟探测器，采用探测器主机的对话方式及自动编址等技术，为目前最为流行的产品；第四代 无线智能模拟探测器和空气采样分析探测器。目前这两种探测器已在少数工程应
7、用之中，价格偏高，但安装方便，报警安全可靠，为未来应用的发展趋势。1.3 论文的课题背景及主要容根据资料分析，现如今在学校的寝室里，学生贵重物品被盗、由于学生过失而引起着火等事故时有发生，这些都是一直以来困扰着学生、学工以及学校保卫处的“大问题”。传统的防措施存在很大的弊端，比如当事故发生时，防护铁门、铁栏杆就会成为主人逃生的最大障碍。而采用智能防火防盗报警系统，便能很好地解决此类问题了。但是市场上防火防盗系统价格对大学生来讲过高，本系统便是针对大学宿舍，从低成本的角度来设计制作的。学生宿舍报警系统是以火灾为监控对象，研究总线协议，采用can总线实现网络报警。采集20路火警、盗警信息。接警中心
8、要有报警信息点指示。宿舍中采用热释电传感器对人体进行检测，烟雾传感器实现烟火检测，主机通过CAN总线对从机实时监控，当有异常出现时，宿舍和监控室的报警装置会同时响起，只有本宿舍成员在本宿舍成员在本宿舍通过按键才可解除报警状态。第二章 CAN总线规2.1 CAN总线简介CAN中文名为控制器局域网，它是一种实时控制的串行通信网络或者有效支持分布式控制的控制器。CAN总线最初是由德国博世公司开发的，在20世纪80年代初为解决现代汽车中众多的控制和数据交换之间的测试设备而开发的一种串行数据通信协议，它是的通信介质可以是双绞线、同轴电缆、光导纤维，通信速率高达1Mbps的一种多主总线控制器。CAN总线通
9、信接口中集成了CAN协议的物理层，数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包含位填充，数据块编码，循环冗余校验，优先级判别等项工作。现在，CAN总线通信被誉为自动化领域的计算机局域网。它出现在分布式控制系统主从节点之间，为实现实时并可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。CAN总线的高性能和高可靠性也同时得到各业界的认可，它被广泛应用于工业自动化，船舶，医疗设备，工业设备等场所。同时CAN总线的现场控制也是当今自动化技术领域的热点话题之一。由于CAN为越来越多地被不同的领域采用和推广，致使要求各种应用领域通信报文实现标准化。为此，1991年9月Philips Semiconductors制订
10、并发布了CAN技术规(Version 2.O)。该技术规包括A和B两部分。Version 2.O的A部分给出了曾在CAN技术规版本1.2中定义的CAN报文格式，而Version 2.O的B部分则给出了标准的和扩展的两种报文格式。此后，1993年11月ISO正式颁布了道路交通运载工具、数字信息交换、高速通信控制器三者之间的CAN控制的国际标准(IS011898)，为控制器局部网标准化、规化推广与发奠定了基础。CAN的一些基本概念：（1）报文：报文就是在总线上所传送的信息，该信息以不同的报文传送，但报文长度要受帧结构的限制。当总线空闲时，任何连接的单元均可开始发送一个新报文。（2）帧传送：在总线上
11、传输的报文以帧结构进行传输。报文传送有种不同类型的帧来表示跟控制，它们分别为数据帧、远程帧、出错帧和超载帧。（3）裁仲：用于处理总线访问冲突。依据其报文标识符与RTR位来确定。（4）标识符：一个报文的容由其标识符ID命名，ID并不指出报文的目的，但描述了数据的含义，以便网络中的所有节点有可能借助报文滤波来决定该数据是否使它们激活。（5）技术规：CAN技术规（Version2.0）包括2.0A和2.0B。2.0A的报文标识符为11位，2.0B有标准和扩展两种报文格式，前者的标识符19位，后者29位。（6）远程数据请求：通过发送一个远程帧，需要数据的节点可以请求另一个节点发送一个相应的数据帧，该数
12、据帧和对应的远程帧以相同的标识符命名。（7）显性隐性：CAN总线数值为两种互补的逻辑数值“显性”和“隐性”。其中显性表示逻辑“0”，而隐性表示逻辑“1”。当显性和隐性位同时发送时，总线数值将为显性。2.2 产生与发展控制器局部网（CANCONTROLLER AREA NETWORK）是BOSCH公司为现代汽车应用领先推出的一种多主机局部网，由于其高性能、高可靠性、实时性等优点现已广泛应用于工业自动化、多种控制设备、交通工具、医疗仪器以及建筑、环境控制等众多部门。控制器局部网将在中国迅速普及推广。 随着计算机硬件、软件技术及集成电路技术的迅速发展，工业控制系统已成为计算机技术应用领域中最具活力的
13、一个分支，并取得了巨大进步。由于对系统可靠性和灵活性的高要求，工业控制系统的发展主要表现为：控制面向多元化，系统面向分散化，即负载分散、功能分散、危险分散和地域分散。分散式工业控制系统就是为适应这种需要而发展起来的。这类系统是以微型机为核心，将5C技术-COMPUTER（计算机技术）、CONTROL（自动控制技术）、COMMUNICATION（通信技术）、CRT（显示技术）和 CHANGE（转换技术）紧密结合的产物2。它在适应围、可扩展性、可维护性以及抗故障能力等方面，较之分散型仪表控制系统和集中型计算机控制系统都具有明显的优越性。典型的分散式控制系统由现场设备、接口与计算设备以及通信设备组成
14、。现场总线（FIELDBUS）能同时满足过程控制和制造业自动化的需要，因而现场总线已成为工业数据总线领域中最为活跃的一个领域。现场总线的研究与应用已成为工业数据总线领域的热点。尽管目前对现场总线的研究尚未能提出一个完善的标准，但现场总线的高性能价格必将吸引众多工业控制系统采用。同时，正由于现场总线的标准尚未统一，也使得现场总线的应用得以不拘一格地发挥，并将为现场总线的完善提供更加丰富的依据。控制器局部网 CAN（CONTROLLER AERANETWORK）正是在这种背景下应运而生的。由于CAN为愈来愈多不同领域采用和推广，导致要求各种应用领域通信报文的标准化。为此，1991年9月PHILIP
15、S SEMICONDUCTORS制订并发布了CAN技术规（VERSION 2.0）。该技术规包括A和B两部分。2.0A给出了曾在CAN技术规版本1.2中定义的CAN报文格式，能提供11位地址；而2.0B给出了标准的和扩展的两种报文格式，提供29位地址。此后，1993年11月ISO正式颁布了道路交通运载工具-数字信息交换-高速通信控制器局部网（CAN）国际标准（ISO11898），为控制器局部网标准化、规化推广铺平了道路。2.3 CAN总线优势CAN属于现场总线的畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。较之目前许多RS-485基于R线构建的分布式控制系统而言，基于CAN总线的分布式控制系统在以下方面具有明显的优越性： 1.网络各节点之间的数据通信实时性强首先，CAN控制器工作于多种方式，网络中的各节点都可根据总线访问优先权（取决于报文标识符）采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发
