基于ＤＳＰ和ＣＡＮ現(xiàn)場總線的回轉(zhuǎn)窯看火系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2005-04-15 00:00
目前國內(nèi)使用的工業(yè)電視系統(tǒng)通常采用計(jì)算機(jī)—圖像采集卡—攝像機(jī)來構(gòu)成對回轉(zhuǎn)窯的“計(jì)算機(jī)看火”。而且傳統(tǒng)的工業(yè)電視機(jī)系統(tǒng)大多都是針對一個回轉(zhuǎn)窯而設(shè)計(jì)的，并且是一次對一點(diǎn)進(jìn)行觀測。這樣效率低，預(yù)測的準(zhǔn)確度也不夠理想?？紤]到現(xiàn)場總線具有通信速率和總線利用率高、開放性好、系統(tǒng)成本低、可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)忍攸c(diǎn)以及DSP具有高效的數(shù)字信號處理的特點(diǎn)。因此本文在現(xiàn)有的工業(yè)電視系統(tǒng)的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)場總線和DSP技術(shù)對窯爐監(jiān)控系統(tǒng)著重在硬件方面作了一些新的設(shè)計(jì)。其目的是為了在水泥廠、化工企業(yè)等大型工業(yè)控制的企業(yè)中實(shí)現(xiàn)對工業(yè)過程進(jìn)行一對多及多點(diǎn)監(jiān)控，從而減輕操作人員的工作負(fù)擔(dān)并且提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。
2 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)是主要基于CAN現(xiàn)場總線和TMS320C6202數(shù)字信號處理芯片（以下簡稱為C6202）開發(fā)的，主要用于大型過程工業(yè)中同時對多個回轉(zhuǎn)窯工況進(jìn)行監(jiān)控。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖見圖1，主要由總監(jiān)控室、數(shù)字信號處理與分析模塊、CAN現(xiàn)場總線和現(xiàn)場看火顯示模塊等組成。該系統(tǒng)的工作原理是多個工作現(xiàn)場分別利用CCD攝像機(jī)攝取窯內(nèi)工況，然后將得到的標(biāo)準(zhǔn)視頻信號經(jīng)過視頻分配器一路信號送給一個彩色電視機(jī)顯示；另一路信號則進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和A/D轉(zhuǎn)換后通過現(xiàn)場總線傳輸?shù)綌?shù)字處理與分析模塊。該模塊利用C6202對得到的數(shù)字信號進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)處理和分析，最后將分析的結(jié)果傳送給主監(jiān)控室的PC機(jī)。這樣一方面現(xiàn)場操作人員可以通過現(xiàn)場的彩色電視機(jī)來觀察窯內(nèi)燃燒情況，另一方面總監(jiān)控室的工作人員可以通過得到的圖像數(shù)據(jù)的分析結(jié)果及時掌握各個工作場地的工況，以實(shí)現(xiàn)“計(jì)算機(jī)看火”的目的，并可以及時對各工作場地進(jìn)行控制。
3 各模塊的接口設(shè)計(jì)
3.1 數(shù)字處理與分析模塊與總線接口
數(shù)字處理與分析模塊主要由高速數(shù)字處理芯片DSP及其外部擴(kuò)展的FLASH存儲器和SRAM存儲器等組成。其主要作用是對總線傳來的數(shù)字視頻信號進(jìn)行圖像增強(qiáng)、圖像分割、特征量提取（如對火焰圖像的灰度統(tǒng)計(jì)處理）等，利用相應(yīng)的圖像處理和識別算法得到我們所需要的數(shù)據(jù)，并將它儲存到DSP外部的SRAM存儲器中。如圖1可知該模塊是CAN總線上的主節(jié)點(diǎn)，它實(shí)現(xiàn)了對各個從節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)處理和分析，并對從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。下面給出了主節(jié)點(diǎn)的組成原理圖（見圖2）。 摘自《中國水泥》2005年 02月號
2 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)是主要基于CAN現(xiàn)場總線和TMS320C6202數(shù)字信號處理芯片（以下簡稱為C6202）開發(fā)的，主要用于大型過程工業(yè)中同時對多個回轉(zhuǎn)窯工況進(jìn)行監(jiān)控。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖見圖1，主要由總監(jiān)控室、數(shù)字信號處理與分析模塊、CAN現(xiàn)場總線和現(xiàn)場看火顯示模塊等組成。該系統(tǒng)的工作原理是多個工作現(xiàn)場分別利用CCD攝像機(jī)攝取窯內(nèi)工況，然后將得到的標(biāo)準(zhǔn)視頻信號經(jīng)過視頻分配器一路信號送給一個彩色電視機(jī)顯示；另一路信號則進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和A/D轉(zhuǎn)換后通過現(xiàn)場總線傳輸?shù)綌?shù)字處理與分析模塊。該模塊利用C6202對得到的數(shù)字信號進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)處理和分析，最后將分析的結(jié)果傳送給主監(jiān)控室的PC機(jī)。這樣一方面現(xiàn)場操作人員可以通過現(xiàn)場的彩色電視機(jī)來觀察窯內(nèi)燃燒情況，另一方面總監(jiān)控室的工作人員可以通過得到的圖像數(shù)據(jù)的分析結(jié)果及時掌握各個工作場地的工況，以實(shí)現(xiàn)“計(jì)算機(jī)看火”的目的，并可以及時對各工作場地進(jìn)行控制。
3 各模塊的接口設(shè)計(jì)
3.1 數(shù)字處理與分析模塊與總線接口
數(shù)字處理與分析模塊主要由高速數(shù)字處理芯片DSP及其外部擴(kuò)展的FLASH存儲器和SRAM存儲器等組成。其主要作用是對總線傳來的數(shù)字視頻信號進(jìn)行圖像增強(qiáng)、圖像分割、特征量提取（如對火焰圖像的灰度統(tǒng)計(jì)處理）等，利用相應(yīng)的圖像處理和識別算法得到我們所需要的數(shù)據(jù)，并將它儲存到DSP外部的SRAM存儲器中。如圖1可知該模塊是CAN總線上的主節(jié)點(diǎn)，它實(shí)現(xiàn)了對各個從節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)處理和分析，并對從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。下面給出了主節(jié)點(diǎn)的組成原理圖（見圖2）。 摘自《中國水泥》2005年 02月號
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