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        CAN總線通信技術在洗煤廠皮帶綜合保護中的應用

        作者: 時間:2016-10-10 來源:網絡 收藏

        0 引言

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/201610/306209.htm

        CAN(Controller Area Network)控制器局域網,主要應用在微控制器之間需要彼此通信的場合。設計以單片機(內部集成CAN模塊)為主的控制器,以PCA82C250實現與外部CAN總線的物理連接,形成一個CAN通信節點,并將此應用到洗煤廠控制系統中,取得了較好的控制效果。

        1 內嵌CAN控制器的單片機性能簡介

        使用內嵌CAN控制器的單片機構建CAN通信網絡節點時,硬件設計簡單,軟件編制也容易許多,系統的抗電磁干擾能力大大增強,軟硬件設計也大大簡化,降低了成本。圖1是該單片機的引腳情況,其23、24引腳分別是其內嵌CAN模塊的發送和接收引腳。

        CAN總線通信技術在洗煤廠皮帶綜合保護中的應用

        PIC18F248內嵌的CAN模塊主要有如下特點:

        1)能夠支持CAN2.0A、CA2N2.0B協議規范;2)數據信息支持標準幀和擴展幀;3)3個傳送信息緩沖器,2個接收信息緩沖器,6個有優先級的接收過濾器。

        2 應用系統中CAN通信部分的硬件電路設計

        系統中CAN通信部分的硬件構成部分主要由PIC18F248、PCA82C250、6N137器件構成,圖2是其實際的電路連接情況。

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        三個器件構成一個CAN總線通信節點,其中PIC18F248主要負責數據信息的收集、組織、發送和接收,保證節點之間的通信正常暢通;光電耦合器6N137實現外接總線和控制系統之間的完全電隔離,提高系統的抗電磁干擾能力。

        3 CAN通信系統的軟件設計流程

        系統中CAN節點通信部分的軟件設計主要就是初始化子程序、數據發送子程序、數據接收子程序。

        程序初始化部分包含CAN模塊工作方式配置、設置屏蔽寄存器與接收濾波器、設置波特率參數、設置發送優先級和設置中斷允許寄存器等。圖3是初始化子程序流程圖。

        CAN總線通信技術在洗煤廠皮帶綜合保護中的應用

        數據發送程序是由CAN控制器據總線協議自動完成的。其工作過程是先將發送緩沖器控制寄存器清零,然后將要發送的數據裝載到發送緩沖器中,在命令寄存器中將“發送請求標識位”激活,當檢測到總線可用時,器件自動開始發送數據。圖4是CAN節點數據發送程序流程圖。

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        數據接收程序也是由CAN控制器自動完成的,采用中斷方式接收數據。每當接收到一條信息時,該信息就會通過接收過濾器過濾,滿足條件的信息才送到接收緩沖器(RXBn)中,置位相應的接收中斷標志位(RXBnIF)并產生中斷;在接收數據中斷服務程序中,直接從接收緩沖器中將內容取出并進行相應的處理即可。圖5是CAN節點數據接收程序流程圖。

        4 皮帶綜合安全保護問題分析

        有如下部分構成:主、副滾筒轉速,皮帶打滑、撕裂、跑偏、堆物、拉繩急停開關及其信息的綜合分析。主副滾筒轉速數據和打滑傳感器(安裝在皮帶上通過與皮帶摩擦而轉動的測速裝置)輸出的數據用于判斷皮帶運轉是否正常,當主副滾筒轉速在正常范圍內,而打滑傳感器輸出不正常,可以判斷出皮帶打滑;撕裂、跑偏、堆物傳感器在出現故障時都是輸出開關量信號。

        本系統中數據長度設置為8個字節,第一字節表示皮帶序號;主滾筒、副滾筒、皮帶打滑傳感器轉速分別使用一個字節;撕裂、跑偏、堆物、拉繩急停占用四個字節,每一個傳感器節點占用一位,傳感器動作則相應位置1,這四個字節中空余的位和字節用來擴展測量點用。當任意一個節點上出現異常系統就向CAN總線上發送數據,每次發送8個字節的數據。當正常運行時每間隔1s也向CAN總線上發送8個字節的數據。

        5 CAN通信配置程序

        PIC18f248的CAN通信主要就是CAN模塊的配置,將CAN模塊的各個寄存器配置好后,需要發送數據時將發送緩沖器裝載好數據后,就可以直接請求發送;接收采用中斷方式接收數據,當PIR3bits.RXB0IF(注:此處使用接收緩沖器0)為1時表示緩沖器0接收到信息,由此引起中斷。以下是系統中CAN通信部分初始化子程序。

        CAN總線通信技術在洗煤廠皮帶綜合保護中的應用
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        6 結束語

        內嵌CAN總線控制模塊的單片機PIC18F248組成的系統,在開發CAN總線通信時具有硬件結構簡單、編程容易、系統抗電磁干擾能力強等優點,在未來的工程應用中越來越受到重視。文章從硬件構成和軟件編程兩方面對PIC18F248內嵌的CAN模塊的使用進行了詳細的介紹;并將此應用到洗煤廠應用系統中,取得了良好的通信效果,對CAN總線系統開發有一定的實際參考價值。



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