CAN通信協議在礦井安全生產監控系統中的應用

　　通信協議是在網絡中用于規定信息的格式以及信息如何發送和接收的一套規則。處于網絡中的節點必須遵循雙方約定的規則才能保證數據的正確接收和發送。目前我們自行研制的KJ93礦井安全生產監控系統采用的就是RS-485通信協議，其網絡結構如圖1所示。

　　礦井安全生產監控系統是對煤礦井下的瓦斯、通風、排水等狀況和各種機電設備工作狀態進行監測和控制，并用計算機分析處理所取得數據的一種系統。其特點可以概括為：監測傳輸數據種類多，測點數量大，測點分布廣，使用環境異常惡劣。因此，礦用產品在選擇各系統之間或系統內設備之間的總線協議所遵循的原則是高可靠、高速、高實時性。

　　1.CAN通信協議應用于礦井安全生產監控系統的可行性

　　CAN總線是一種對等式的層間現場總線網，協議比RS-485協議更簡單，實時性更好，它的信息幀短，不會因為長時間發送而影響其他節點訪問總線。由于采用優先級仲裁技術，當發生總線訪問沖突時優先級高的信息仍可繼續發送，因此它更適用于礦井中對數據傳輸和實時控制要求較高的系統。

　　CAN總線通信協議和接口簡單，傳輸速率高，具有多種錯誤檢測手段，抗干擾性強，可滿足礦井安全生產監控系統對高可靠性的要求。

　　CAN協議最大的特點是廢除了傳統的站地址編碼，代之以對通信數據塊進行編碼。采用這種方法的優點是使網絡內的節點個數在理論上不受限制。這種按數據塊編碼的方式，可以很容易地實現點對點通信。數據段長度最多為8個字節，可滿足控制命令、工作狀態及測試數據的一般要求。

　　由于CAN總線通信速率高，可靠性高，連接方便等諸多特點，有力地推動了應用開發的發展，反過來又促使器件生產廠商不斷推出新的CAN總線產品。目前各大半導體廠商競相推出CAN總線芯片，如Philips公司推出的82C200、SJA1000CAN通信控制器和82C250CAN總線收發器，INTEL公司推出的82526和82527CAN通信控制器，MOTOROLA公司推出的68HC05X4和68HC05X16。高性能的CAN總線產品及技術資料可獲取性、技術支持的可能性，也使得CAN總線能夠應用于礦用產品。

　　此外，CAN通信協議也是一種完全滿足《煤炭監控系統總體設計規范》要求的總線協議。

　　2.礦井安全生產監控系統的整體構成

　　如圖2所示即為采用CAN通信協議的礦井安全生產監控系統網絡結構。CAN-bus與RS-485在電氣特性、網絡拓撲、傳播媒體等有許多相似的地方，目前，基于CAN與RS-485的網絡拓撲結構一般都采用終端匹配的總線型結構，而且也都沒有規定總線電纜的機械和材料參數。因此用CAN-bus網絡替換RS-485網絡是非常方便節省成本的，原有的網絡布局不需要作任何的改動，只需要用CAN節點來替換RS-485節點即可。此系統與KJ93礦井安全生產監控系統的最主要的差別就是把原有系統中的KJJ26信息傳輸接口、監控系統軟件和KJF20型工作站分別更換為CAN接口適配器、適用于CAN通信協議的監控系統軟件和基于CAN的工作站。此外，監控主機還可以與服務器相連，接入局域網和Internet，從而實現遠程瀏覽與控制。

　　在礦井安全生產監控系統中，雖然RS-485通信協議得到廣泛應用，但是隨著科學技術的發展，RS-485通信協議的不足與缺陷日益突出，而CAN通信協議以其獨特的設計思想、優良的性能和極高的可靠性，越來越受到人們的重視，CAN國際標準的制定，更加推動了它的發展與應用。在礦井安全生產監控系統中使用CAN通信協議提高了系統內部的通信速率，使得系統的實時性得到加強，降低了誤碼傳送率，更好地保證了系統的安全性。