CAN总线在机车监控系统中的应用

2012-04-18 10:59:51来源: 互联网
以Philips公司的SJA1000为例,介绍了CAN现场总线的特点,控制器的功能、结构和CAN2.0B总线协议的基本内容,阐述了一个基于CAN总线的火车机车监控系统,及其系统性能要求、系统硬件构建、软件设计思路和应用结果,由此说明CAN总线的优点及其用于工业现场控制系统的一个通用设计过程。
    关键词:CAN,现场总线,SJA1000初始化,机车监控系统,信号检测,局域网


1 引 言
  对火车机车监控系统而言,数据测量/传输的快速性、准确性、可靠性、通讯的灵活性都是至关重要的。以前的机车数据监控仅仅提供现场数据的显示和报警,在各设备上加智能仪表,比较分散,不便于观察机车运行情况和进行及时检修,机车运行数据也无法保存,而这些数据是查清机车故障原因和检修的重要依据;智能仪表的各种操作,如调零、限值、精度都因环境和人为因素,影响了简单仪表的显示、报警功能,加之工作现场环境恶劣(高温、震动、电磁波辐射等),导致其实时性、准确性都较差。随着国内现场总线技术的发展,有必要及时更新原来的检测系统。
  机车监控系统本身有几十个数据采集节点(采用单片微机AT89C51),一个上位工控机负责数据存储和记录,由于采集点多、采集频率较高(20Hz),因此,总线上的数据通常比较拥挤,而系统对数据传输的准确性、报警数据的实时性要求特别高,鉴于此,我们选择CAN现场总线搭建数据平台,它兼具了灵活性、实时性、准确性、可靠性各方面的优势。
  CAN是控制器局域网络(Controller Area Net)的简称,是80年代德国奔驰汽车公司制定的一种串行通讯协议,主要用于汽车多个控制设备和多个仪器仪表之间的数据通讯,链路层采用CAN2.0B协议。现在,它已广泛应用于各种工业现场,特别适用于做优化、分析及维护的系统。90年代,国内开始对CAN总线应用进行研究,目前已在诸多领域中应用CAN总线技术。
  本系统就是一个依照CAN2.0B构建的局域网,总线控制器采用德国Philips公司的SJA1000,驱动器为与其匹配的PCA82C250,下位机和上位机通过CANH、CANL双绞线进行双向通信。此系统的整个硬件结构又可以作为CAN网络的一个标准节点,构成树状网络,它是CAN总线系统的最小构成和典型应用。
2 CAN总线特点简介
  CAN总线的最大特征就是,网络内各节点以多主方式工作,各节点在任意时刻都可以点对点、一点对多点向其他节点发送信息,不分主从,灵活性好。
  CAN总线上同时传送的数据采用非破坏性仲裁,ID小的优先传送,低优先级数据延迟发送,这对负载较重的网络解决网络瘫痪、网络阻塞及提高效率很有效。
  CAN还有较强的校验功能,出错的数据自动重新发送,可靠性很高。
  另外,CAN通讯介质选择双绞线,机车现场空间狭窄,双绞线的现场布线、安装、拆卸都比较简单。最大通信距离长达10km,比特率可达1Mbps(通信距离较大时,比特率会有所降低),可同时传送16个报文。Philips公司的SJA1000的工作温度范围:-40℃~+125℃,存储温度范围:-65℃~+150℃。
  对于系统选用的SJA1000CAN控制器,其功能模块主要有:接口管理逻辑(Interface ManagementLogic)、接收FIFO栈(Receive FIFO)、接收过滤器(Acceptance Filter)、发送缓冲器(Transmit Buffer)和CAN核心模块(CAN Core Block),结构如图1所示(见Philips Semiconductors公司的资料:ApplicationNote——SJA1000 Stand-alone CAN ControllerAN97076,1997)。

关键字:CAN总线  机车监控

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/0418/article_15736.html
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