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摘 要： CAN是控制器局域网络是一种国际上应用最广泛的现场总线，具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低、结构简单等优点。本论文是基于can总线的多地点矿井瓦斯的浓度采集系统，是在一定程度上通过自动化来实现对煤矿的多地点的瓦斯浓度的远程监控，包括对瓦斯浓度阈值的设定，一旦有个地方的瓦斯浓度超过阈值，就会报警，这是指挥中心及时通知矿工撤离，减少人员伤亡。
关键词： can总线；瓦斯和温度采集系统；自动化；远程监控
【中图分类号】 TP23 【文献标识码】 A【文章编号】 2236-1879（2017）24-0099-01
1.研究背景
1.1 研究背景及意义 。
矿井瓦斯是指矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体，有时单指甲烷。瓦斯爆炸是煤矿五大灾害之首。瓦斯事故是煤矿安全的“第一杀手”。据统计，瓦斯事故占煤矿事故的40.69%，死亡人数约占煤矿事故总死亡人数的36%。而且瓦斯是无色、无味、无臭的气体，其化学性质不活泼，不助燃也不能供人呼吸，瓦斯本身无毒，但空气中含量增加时，氧气浓度相对降低，可是人因缺氧而窒息死亡。因此有必要提供一套瓦斯浓度检测装置，一旦瓦斯浓度超过阈值，就会在上位机报警，这时候可以及时通知矿工撤离，减少伤亡。
2.设计目标
本设计旨在基于can总线的多地点矿井瓦斯的浓度采集系统，是在一定程度上通过自动化来实现对煤矿的多地点的瓦斯浓度的远程监控，包括对瓦斯浓度阈值的设定、超限报警等。具体实现目标：
（1）多地点瓦斯浓度的监测：客户端可通过上位机或者是下位机的液晶显示模块查看功能，实时获取各个地点的瓦斯浓度的参数以及修改相应的参数，可以从下位机或者上位机进行修改参数。
（2）超限报警：一旦某个地方的瓦斯浓度超过阈值，那个地方的蜂鸣器就会报警，同时将地点信息和瓦斯浓度信息上传到指挥中心，这时候指挥中心可以及时通知和指挥矿工进行安全撤离，减少经济损失。
（3）上位机查询功能。客户端可通过指令查询各个地点的瓦斯浓度值，同时能够修改各个地方瓦斯浓度的阈值。
a）为实现上述目标，将上述目标划分为以下三个主要功能：
b）通讯功能，包括与客户端的通讯和CAN连线之间的通讯；
c）信息采集功能，各个地方瓦斯浓度的采集；
d）控制执行功能，超限报警的具体实现。
e）界面设置：包括下位机的液晶显示和上位机的液晶显示功能。
3.总体设计
本论文是基于can总线的多地点矿井瓦斯的浓度采集系统，是在一定程度上通过自动化来实现对煤矿的多地点的瓦斯浓度的远程监控，包括对瓦斯浓度阈值的设定、超限报警等。
我们的系统包括从机系统，主机系统，上位机系统。多个从机通过瓦斯传感器负责采集不同地点的瓦斯浓度，将瓦斯浓度的信息转化为电信号传给单片机，他们之间通过CAN总线进行信息共享，同时从机也具有界面设置能够进行瓦斯浓度的阈值设定。从机同时将各个传感器采集的信息进行显示，另一方面将整合的信息发给主机，主机能够根据传感器收集的信号做出控制，如果瓦斯浓度超过所设置的阈值，能够通过蜂鸣器进行报警。同时我们将主机的信息上传到上位机进行显示。同时上位机能够控制下位机的瓦斯浓度的阈值。从而达到上位机和下位机的双重控制。
针对上述要求，我们采用51单片机作为主控制器，采用CAN总线模块、瓦斯传感器模块、矩阵按键1602模块，蜂鸣器模块，继电器模块等，分别来实现控制器通信、浓度监控、设置参数、报警等功能。
4.结束语
在本次课程设计中，是基于CAN总线进行开发设计，旨在学习掌握CAN总线在实际工业中的使用方法和学会产品设计。而且，CAN总线在社会中应用十分广泛。CAN总线的学习，对于学会将自动化专业知识如何灵活应用在实际生活上具有很大的帮助。
瓦斯一直是煤矿开采的安全隐患，如果能够用一套设备实时监控瓦斯的浓度并且可以报警。将会极大的保证矿工的安全。通过自己小组亲自做这套设备，，让我对CAN总线有了更深一步的学习，提高了动手能力的同时，也让我以后在生活工作中碰到与CAN总线相关的问题时可以更加的从容应对。
参考文献
[1] 邵贝贝.单片机嵌入式应用的在线开发方法[M].北京.清华大学出版社.2004.
[2] 趁肖.谭林.姜涛 基于CAN的工业微机测控网络研究[J].制造业自动化2000（03）。
[3] 尤佳.徐炜 现场总线-自控系统的一项新技术[J]-浙江工业大学学报2001（04）
[4] 安鹏.马伟.S12单片机模块应用及程序调试[J].电子产品世界.2006.第211期.162-163.
[5] 童诗白.华成英.模拟电子技术基础[M].北京.高等教育出版社.2000.
[6] 沈长生.常用电子元器件使用一读通[M].北京.人民邮电出版社.2004
[7] 邬宽明CAN总线原理和应用系统设计1996
[8] 阳宪惠现场总线技术及其实现1999
[9] AnonymousUniversal fieldbus interface reconfigures in software 2000（13）
[10] 袁爱进；唐新明；乔毅CAN现场总线系列仪表一种通用化软件设计技术 [期刊论文] -计算机工程2001（04）
[11] 王毅；李令奇 模糊控制在现场总线控制系统中的应用[期刊论文] -基础自动化2001（02）
[12] 刘正权；周宝龙；许维胜；一种基于IA思想的現场总线控制系统的研究 [期刊论文] -同济大学学报（自然科学版）2001（01）
[13] 赵文宏；曹李民；施一明现场总线的发展概况 [期刊论文] -浙江工业大学学报2001（02）
关键词： can总线；瓦斯和温度采集系统；自动化；远程监控
【中图分类号】 TP23 【文献标识码】 A【文章编号】 2236-1879（2017）24-0099-01
1.研究背景
1.1 研究背景及意义 。
矿井瓦斯是指矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体，有时单指甲烷。瓦斯爆炸是煤矿五大灾害之首。瓦斯事故是煤矿安全的“第一杀手”。据统计，瓦斯事故占煤矿事故的40.69%，死亡人数约占煤矿事故总死亡人数的36%。而且瓦斯是无色、无味、无臭的气体，其化学性质不活泼，不助燃也不能供人呼吸，瓦斯本身无毒，但空气中含量增加时，氧气浓度相对降低，可是人因缺氧而窒息死亡。因此有必要提供一套瓦斯浓度检测装置，一旦瓦斯浓度超过阈值，就会在上位机报警，这时候可以及时通知矿工撤离，减少伤亡。
2.设计目标
本设计旨在基于can总线的多地点矿井瓦斯的浓度采集系统，是在一定程度上通过自动化来实现对煤矿的多地点的瓦斯浓度的远程监控，包括对瓦斯浓度阈值的设定、超限报警等。具体实现目标：
（1）多地点瓦斯浓度的监测：客户端可通过上位机或者是下位机的液晶显示模块查看功能，实时获取各个地点的瓦斯浓度的参数以及修改相应的参数，可以从下位机或者上位机进行修改参数。
（2）超限报警：一旦某个地方的瓦斯浓度超过阈值，那个地方的蜂鸣器就会报警，同时将地点信息和瓦斯浓度信息上传到指挥中心，这时候指挥中心可以及时通知和指挥矿工进行安全撤离，减少经济损失。
（3）上位机查询功能。客户端可通过指令查询各个地点的瓦斯浓度值，同时能够修改各个地方瓦斯浓度的阈值。
a）为实现上述目标，将上述目标划分为以下三个主要功能：
b）通讯功能，包括与客户端的通讯和CAN连线之间的通讯；
c）信息采集功能，各个地方瓦斯浓度的采集；
d）控制执行功能，超限报警的具体实现。
e）界面设置：包括下位机的液晶显示和上位机的液晶显示功能。
3.总体设计
本论文是基于can总线的多地点矿井瓦斯的浓度采集系统，是在一定程度上通过自动化来实现对煤矿的多地点的瓦斯浓度的远程监控，包括对瓦斯浓度阈值的设定、超限报警等。
我们的系统包括从机系统，主机系统，上位机系统。多个从机通过瓦斯传感器负责采集不同地点的瓦斯浓度，将瓦斯浓度的信息转化为电信号传给单片机，他们之间通过CAN总线进行信息共享，同时从机也具有界面设置能够进行瓦斯浓度的阈值设定。从机同时将各个传感器采集的信息进行显示，另一方面将整合的信息发给主机，主机能够根据传感器收集的信号做出控制，如果瓦斯浓度超过所设置的阈值，能够通过蜂鸣器进行报警。同时我们将主机的信息上传到上位机进行显示。同时上位机能够控制下位机的瓦斯浓度的阈值。从而达到上位机和下位机的双重控制。
针对上述要求，我们采用51单片机作为主控制器，采用CAN总线模块、瓦斯传感器模块、矩阵按键1602模块，蜂鸣器模块，继电器模块等，分别来实现控制器通信、浓度监控、设置参数、报警等功能。
4.结束语
在本次课程设计中，是基于CAN总线进行开发设计，旨在学习掌握CAN总线在实际工业中的使用方法和学会产品设计。而且，CAN总线在社会中应用十分广泛。CAN总线的学习，对于学会将自动化专业知识如何灵活应用在实际生活上具有很大的帮助。
瓦斯一直是煤矿开采的安全隐患，如果能够用一套设备实时监控瓦斯的浓度并且可以报警。将会极大的保证矿工的安全。通过自己小组亲自做这套设备，，让我对CAN总线有了更深一步的学习，提高了动手能力的同时，也让我以后在生活工作中碰到与CAN总线相关的问题时可以更加的从容应对。
参考文献
[1] 邵贝贝.单片机嵌入式应用的在线开发方法[M].北京.清华大学出版社.2004.
[2] 趁肖.谭林.姜涛 基于CAN的工业微机测控网络研究[J].制造业自动化2000（03）。
[3] 尤佳.徐炜 现场总线-自控系统的一项新技术[J]-浙江工业大学学报2001（04）
[4] 安鹏.马伟.S12单片机模块应用及程序调试[J].电子产品世界.2006.第211期.162-163.
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[6] 沈长生.常用电子元器件使用一读通[M].北京.人民邮电出版社.2004
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[10] 袁爱进；唐新明；乔毅CAN现场总线系列仪表一种通用化软件设计技术 [期刊论文] -计算机工程2001（04）
[11] 王毅；李令奇 模糊控制在现场总线控制系统中的应用[期刊论文] -基础自动化2001（02）
[12] 刘正权；周宝龙；许维胜；一种基于IA思想的現场总线控制系统的研究 [期刊论文] -同济大学学报（自然科学版）2001（01）
[13] 赵文宏；曹李民；施一明现场总线的发展概况 [期刊论文] -浙江工业大学学报2001（02）