0 引言

    煤礦安全是我國安全生產(chǎn)工作的重中之重，其監(jiān)控力度需要進一步加強。本文針對煤礦的實際特點和需要，對已有煤礦監(jiān)控系統(tǒng)進行改進，將監(jiān)控數(shù)據(jù)的傳輸由RS485方式改為CAN總線，從而提高了系統(tǒng)的抗干擾能力和實時傳輸能力，最終實現(xiàn)對人員的管理和對煤礦環(huán)境的監(jiān)控。

1 硬件設(shè)計

    工業(yè)監(jiān)控環(huán)境惡劣，存在各種干擾源，CAN總線能夠滿足高抗干擾能力和實時通信能力的要求，其通信距離在3～5公里，符合煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸要求。系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，將前端采集到的人員和環(huán)境信息通過串口傳輸給系統(tǒng)的控制器，并由CAN控制器和總線收發(fā)器傳輸?shù)紺AN網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控中心可以通過CAN總線接收各個節(jié)點發(fā)來的監(jiān)控數(shù)據(jù)。

圖1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

    CAN節(jié)點的硬件結(jié)構(gòu)包含微控制器、CAN控制器、CAN總線收發(fā)器三個部分，本設(shè)計采用集成了CAN協(xié)議控制器的單片機P87C591作為本系統(tǒng)的控制核心，它是從80C5l微控制器家族派生出來的8位高性能微控制器，與51指令集兼容，并集成了Philips半導(dǎo)體公司SJAl000CAN控制器的PeliCAN功能，具有16 KB片內(nèi)ROM可以滿足本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲需求。

    總線控制器采用了TJAl040，它是Philips新一代高速CAN總線收發(fā)器，它提供了CAN協(xié)議控制器和物理總線之間的接口，以及對CAN總線的差動發(fā)送和接收功能，具有低功耗管理，支持遠程喚醒，其穩(wěn)定性和可靠性也比以往的芯片有很大提高。

    為了增強CAN總線節(jié)點的抗干擾能力，P87C591和TJAl040之間通過高速光耦6N137連接，實現(xiàn)了總線上各CAN節(jié)點間的電氣隔離，CAN節(jié)點的硬件電路圖如圖2所示。

圖2 CAN節(jié)點硬件原理圖

    本系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集包括了礦井人員的RFID數(shù)據(jù)和礦井環(huán)境檢測數(shù)據(jù)兩大部分，在接口設(shè)計上綜合考慮了巳有礦井設(shè)備情況、傳輸數(shù)據(jù)量及生產(chǎn)應(yīng)用中的成本，采用已經(jīng)穩(wěn)定和成熟的RS232串口方式，將前端讀卡器和傳感器模塊接入到系統(tǒng)中，使用的芯片為MAX232。

2 軟件設(shè)計

    系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要包括了兩大部分，一是對P87C591的使用，其初始化流程圖如圖3所示；二是CAN總線發(fā)送協(xié)議的實現(xiàn)，其流程圖如圖4所示。值得一提的是，在上電或者硬件復(fù)位后，P87C59l的CAN控制器將處于復(fù)位模式，必須對它進行初始化設(shè)置，其內(nèi)容包括操作模式、驗收濾波器波特率、正確配置CAN中斷、總線定時等，尤其是波特率的設(shè)置，在調(diào)試中是要特別注意的，總線各個節(jié)點的波特率必須匹配，否則將導(dǎo)致傳輸失敗。

圖3 P87C591初始化流程圖

圖4中斷接收流程圖

3 結(jié)論

    本設(shè)計應(yīng)用于煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中，可以實時可靠地將監(jiān)控現(xiàn)場的環(huán)境參數(shù)、人員ID數(shù)據(jù)等上傳到主機中，同時改變以往CAN節(jié)點由獨立的微控制器+總線控制器+總線驅(qū)動器的方法，采用了集成總線控制器的P87C591，結(jié)合其他外圍電路來實現(xiàn)，提高了系統(tǒng)的集成度和可靠性，為以后在煤礦中推廣打下良好的基礎(chǔ)。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

轉(zhuǎn)載請注明出處：拓步ERP資訊網(wǎng)http://www.ezxoed.cn/

本文標題：CAN總線在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

本文網(wǎng)址：http://www.ezxoed.cn/html/solutions/1401939303.html