基于RS-485总线的分布式金刚石加工监控系统研制

　　1 引言

　　特种金刚石聚晶的合成，对加工工艺要求的非常严格，产品质量好坏受合成炉加温工艺、加压工艺影响较大。目前传统的金刚石聚晶加工合成设备采用人工通过监测电流、压力显示仪表进行手工操作控制，对操作工素质的要求较高，产品的合格率及生产效率也难以提高。本课题项目，主要研究基于总线技术的控制系统，给特种 金刚石聚晶合成控制提供一个硬件基础，改变原来的监控手段，实现了加工工艺参数的自动精确监测和按造加工工艺控制，减少人为因素造成的不合格产品，提高产品的成品率。本文介绍系统的设计与性能测试方法。

　　2 系统体系结构及实现

　　2.1 系统体系结构

　　考虑到金刚石聚晶合成现场强电设备较多，现场噪声干扰严重等，如采用传统的模拟信号长距离传输采集，不易保证信号质量;再加上各合成设备分布较散、监测点 比较分散，监控中心距各监测点距离又较远，因此系统采用如图1所示的基于rs-485总线的分层分布开放式体系结构模型，即系统由加工工艺监测中心(远 方)、集中监测层和就地数据采集、控制层组成，实现管理集中、监测分散的设计思想。从体系模型结构上，分为三个层次:

　　(1) 数据采集、控制层—主要包括由合成装置、智能数据采集、控制器及传感器构成的数据采集控制层，现场数据传输总线采用rs-485总线，完成现场装置控制工 艺参数从监控层计算机的下载接收。

　　(2) 现场集中监测层—由现场监测计算机组成，主要完成从上层下载工艺参数及对每个合成炉的加工工艺加载、数据采集、初步处理和现场监控，并将数据传输到远控监测管理层。

　　(3) 远控管理监测层—主要面向具有管理和调度权限的管理人员，由监测计算机和服务器等组成，在此完成集中监测管理及对每个合成炉加工设备的工艺输入。

　　3 系统硬件设计

　　硬件系统如图1所示，主工控机采用研华工控整机，根据受控设备现场分布情况，选择rs-485总线结构，远程数据采集控制硬件选用具有rs-485总线输 出的ad4000系列模块和开发具有rs-485总线输出的智能传感器。

　　图1 系统结构图

　　3.1 智能传感器模块

　　智能传感器模块有温度传感器、电流传感器、压力传感器。传感器结构如图2所示:

　　图2 智能传感器设计结构图

　　3.2 输入输出模块

　　ad4000系列其内建的微处理器具有信号处理、模拟量信号输出、开关量信号输入输出接口，可通过rs-485总线网络，独立提供智能信号调理，具有传输 距离远、抗干扰能力强、使用灵活、维护方便、便于联网和扩展等优点。