煤矿监控系统中CAN总线网络控银系统的设计与实现.pdfVIP

20O8年l2月 矿 业安全 与环保 第35卷第6期 煤矿监控系统中CAN总线网络控制 系统的设计与实现 肖 勇，张 军，阎家光 (煤炭科学研究总院重庆研究院，重庆 4J00o37) 摘 要：介绍了煤矿监控系统中基于CAN总线短帧通讯报文控制方案的设计与实现过程，并提出 系统网络结构的设计方案。实验结果表明，该方法具有传输可靠、控制实时性高、控制逻辑设计灵活的 特点。 关键词 ：监控系统；CAN；现场总线；监控分站 中图分类号：rrD76 文献标识码：C 文章编号：10o8—4495(2oo8)ch6—0034—02 CAN全称为 Control1erAreaNe ork，即控制器局 2)数据刷新主要采用轮询方式，主站任务繁重； 域网，是 目前国际上应用最广泛的现场总线之一。 3)分站问无法实现数据交换； CAN最初出现在 20世纪 80年代末的汽车工业中， 4)交叉控制 由主站完成，主站一旦出现故障， 由德国B0sch公司最先提出。l993年 ，CAN已成为 可能导致整个系统瘫痪 。 国际标准 ISO11898(商速应用)和 IS0ll5l9(低速应 针对以上问题，设计 了基于CAN总线的网络控 用)。CAN是一种多主方式的串行通讯总线，基本设 制系统。该系统具有扩展性好 、通讯实时性高、可靠 计规范要求有高的位速率，高抗电磁干扰性，而且能 性强、系统可在主站故障下独立运行的特点。系统 够检测出传输过程中产生的任何错误。cAN采用短 主体框架结构见图l，系统主干网采用以太光纤环网 帧结构，每一帧的有效字节数为 8个(CAN技术规范 或工业以太网，CAN总线控制网络分布于各监控子区 2．0A)，数据传输时间短，受干扰的概率低，重新发送 域，每一个 CAN网段的各个分站问实现网络控制。 的时间短，CAN可提供在4JDm内高达 lMb／s的数据 传输速率。当信号传输距离达到 l0km时，cAN仍 可提供高达 5k1]／s的数据传输速率，这使得 cAN在 实时监控方面得到 r广泛应用。一个由cAN总线 构成的单一网络中，理论上可以挂接无数个节点。 实际应用中，节点数 目受网络硬件的电气特性 以及 应用需求所限制。由于cAN总线具有高速通信速 率、高可靠性、连接方便、多主站、通讯协议简单和高 性能价格比等突出优点，因此，cAN不仅 由汽车工业 迅速发展至数控机床、农业机械、铁路运输、粮情检 测、过程测控等方面，在煤矿监控领域也 日渐体现出 强大的优势。 l 系统体系 图l 系统结构框图 我国煤矿监控系统的发展起步较晚，现有系统 2 控制模型设计 的技术含量和功能相对落后，普遍存在明显的不足， 主要体现在以下几方面： 要利用cAN总线实现网络控制，就必须很好地 1)系统数据通讯速率低，实时性差； 协调整个网络的通讯方式，根据网络的数据带宽设 计合理的通讯控制协议，在保汪总线数据带宽足够 收稿 日期 ：20Cr7一l2一l1；2008一)【5一l6修回 的情况下还要保证系统控制的实时性和可靠性。这 · 34 · 2008年12月 矿 业安全 与环保 第35卷第6期 样，对整个系统的调度和通讯协调就成为系统模型 分站仅提供一个数码显示屏和几个状态指示灯即可， 设计的关键 。