CAN總線在中央空調控制系統中的應用

中央空調控制系統是智能建筑中不可缺少的組成部分。傳統的控制方法是采用DDC(直接數字控制器)方式，將各個溫度、濕度檢測點和控制點連接到一臺或多臺DDC上，實行多點實時監控。由于現代智能建筑樓層較多，多個空調風機位于不同樓層，溫、濕度檢測點分布于各個房間，采用DDC方式進行控制具有引線過長、施工不便、系統通信的實時性和可靠性不高等缺點。

在各種通信方式中，面向工業控制的現場總線技術是目前解決工業控制現場數據通信問題的最佳方案。現場總線技術是在二十世紀80年代后期發展起來的一種先進的現場工業控制技術。它集數字通信、智能儀表、微機技術、網絡技術于一身，從根本上突破了傳統?quot;點對點"式的模擬信號或數字－模擬信號控制的局限性，為真正的"分散式控制，集中式管理"提供了技術保證。

現場總線的通信協議結構是根據國際標準化組織提供的開放系統互連模型(ISO/OSI)來制定的。本系統所采用的CAN總線是最早在我國得到應用的現場總線之一，它采用ISO/OSI七層框架中的物理層和數據鏈路層。CAN總線標準采用多主方式，網絡上任何節點均可主動向其它節點發送信息，網絡節點可按系統實時性要求分成不同的優先級。數據鏈路層采用短幀結構，每一幀為8個字節，易于糾錯。發送期間丟失仲裁或出錯的幀可自動重新發送，故障節點可自動脫離總線。CAN總線標準支持全雙工通信，傳輸介質采用雙絞線和光纖，傳輸速率可達1Mbps，節點數可達110個。其最大特點是廢除了傳統的站地址編碼，而代之以對通信數據塊進行編碼。其容錯能力和抗干擾能力強，傳輸安全性高。

1 中央空調控制系統的整體構成
中央空調控制系統的總體框圖如圖1所示。

圖中，上位機采用IBM-PC兼容機，負責系統數據的接收與管理、控制命令的發送、系統工作過程的實時顯示等。各單元控制器作為下位機，采用ATMEL公司生產的AT89C51單片機作為微處理器，負責本單元內空調風機機組的現場數據檢測以及工作狀態的控制等。單元控制器內的CAN總線控制器SJA1000負責接收來自CAN總線的數據以及通過CAN總線向上位機發送數據。上位機通過插在PC總線擴展槽內的智能CAN總線通信適配卡連接CAN總線

并通過CAN總線與各單元控制器相連接。單元控制器也可以脫離上位機，直接進行現場手動控制。

系統的工作原理為：各單元控制器對本單元的各檢測點進行巡回檢測，將檢測數據按照CAN總線協議標準發送給上位機；上位機通過智能CAN總線通信適配卡接收各單元控制器上傳的數據，根據操作者的指令或系統軟件預先設定的控制程序向各單元控制器發送控制命令，由單元控制器對各空調風機機組進行實時控制。若脫離上位機，單元控制器將根據軟件設定的控制參數直接對空調風機機組進行自動控制。操作者可通過單元控制器上的小鍵盤對控制參數進行現場修改。

2 硬件設計

系統硬件主要包括智能CAN總線通信適配卡和單元控制器。圖2為智能CAN總線通信適配卡的原理框圖。