CAN-bus 現場(chǎng)總線(xiàn)應用方案（電梯控制）

標簽：CAN-bus 現場(chǎng)總線(xiàn) 電梯控制

前言

2003年5月6日，PHILIPS正式授權：廣州周立功單片機發(fā)展有限公司為汽車(chē)電子產(chǎn)品線(xiàn)(含CAN-bus、汽車(chē)防盜器RFID、汽車(chē)傳感器)中國地區代理商。

依靠強大的專(zhuān)業(yè)開(kāi)發(fā)團隊、PHILIPS半導體的領(lǐng)先技術(shù)與國際CiA協(xié)會(huì )、ODVA協(xié)會(huì )的支持，我們致力于發(fā)展中國的CAN產(chǎn)品與應用事業(yè)。至現在，我們已成功開(kāi)發(fā)出一系列CAN-bus教學(xué)、接口、工具、應用產(chǎn)品，能夠為客戶(hù)提供從“芯片”、“工具”、“模塊”、“方案”等各個(gè)方面的服務(wù)，涉及CAN-bus多個(gè)行業(yè)與應用領(lǐng)域。我們自主開(kāi)發(fā)的數個(gè)型號產(chǎn)品已經(jīng)領(lǐng)先于國外技術(shù)水平，并已投入廣泛的實(shí)際應用。

CAN-bus介紹

CAN-bus(Controller Area Network)即控制器局域網(wǎng)，是國際上應用最廣泛的現場(chǎng)總線(xiàn)之一。起先，CAN-bus被設計作為汽車(chē)環(huán)境中的微控制器通訊，在車(chē)載各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車(chē)電子控制網(wǎng)絡(luò )。比如：發(fā)動(dòng)機管理系統、變速箱控制器、儀表裝備、電子主干系統中，均嵌入CAN控制裝置。

CAN-bus是一種多主方式的串行通訊總線(xiàn)，基本設計規范要求有高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯誤。當信號傳輸距離達到10Km時(shí)，CAN-bus仍可提供高達5Kbps的數據傳輸速率。由于CAN串行通訊總線(xiàn)具有這些特性，它很自然地在汽車(chē)、制造業(yè)以及航空工業(yè)中受到廣泛應用。

作為一種技術(shù)先進(jìn)、可靠性高、功能完善、成本合理的遠程網(wǎng)絡(luò )通訊控制方式，CAN-bus 已被廣泛應用到各個(gè)自動(dòng)化控制系統中。從高速的網(wǎng)絡(luò )到低價(jià)位的多路接線(xiàn)都可以使用CAN-bus。例如，在汽車(chē)電子、自動(dòng)控制、智能大廈、電力系統、安防監控等各領(lǐng)域，CAN-bus 都具有不可比擬的優(yōu)越性。

CAN-bus通訊電路

CAN-bus通訊單元

電梯控制系統的控制部分由電梯主控制器、轎廂控制器、樓層控制器(多套)、群控器組成，通過(guò)CAN-bus接口連接成一個(gè)完整的通訊網(wǎng)絡(luò )，實(shí)時(shí)傳輸各運行參數、控制命令。設計CAN-bus通訊接口是很重要的一個(gè)環(huán)節，設備的正確運行與其密切相關(guān)。下面的圖給出了一個(gè)實(shí)際電梯控制系統的CAN-bus通訊單元電路圖。電路結構為：

MCU(*P87C52X2)+CAN控制器(SJA1000)+CAN收發(fā)器(TJA1040T)

采用以上的電路結構，可使電梯控制系統具有成本更低、配置靈活、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。P87C52X2芯片是PHILIPS公司生產(chǎn)的標準80C51內核單片機，包含8KB OTPROM、256B RAM、32個(gè)I/O口、3個(gè)16位定時(shí)/計數器、雙DPTR、1個(gè)UART口，可以工作在6CLK模式下，運行速度可以是標準80C51的2倍。另外，在部分特定的單元控制電路中，設計要求占用資源較多，則可以選擇具有更多資源的MCU芯片，比如：P89C51RX2系列、P89C6xX2系列、P87C51MX系列，或選擇適應度更高的其他元器件。

SJA1000芯片是一款獨立CAN控制器，由PHILIPS公司設計并生產(chǎn)，具有優(yōu)秀的EMI、EMC性能，適合用于汽車(chē)電子和工業(yè)環(huán)境中的控制器局域網(wǎng)絡(luò )。而且，SJA1000是PCA82C200獨立CAN控制器的升級產(chǎn)品，在引腳、電氣上與PCA82C200控制器完全兼容，并具有更強功能的PeliCAN工作模式，完全支持具有很多新特性的CAN 2.0B協(xié)議。目前，已有數億個(gè)CAN-bus節點(diǎn)正在使用SJA1000作為CAN控制器。

TJA1040芯片是PHILIPS公司在2002年推出的新一代高速CAN收發(fā)器，是PCA82C250/251、TJA1050的升級型號，具有非常優(yōu)秀的EMC性能，在不上電狀態(tài)下有理想的無(wú)源性能，提供低功耗管理，支持遠程喚醒，并集成有完善的總線(xiàn)保護功能。TJA1040可以支持40Kbps～1Mbps高速率范圍，在不需要CAN中繼器的場(chǎng)合，通訊距離可達1.2Km遠，通訊節點(diǎn)數目可達110個(gè)節點(diǎn)。TJA1040主要應用在汽車(chē)電子應用，或者用于工業(yè)控制領(lǐng)域，能夠適應任何苛刻的工作環(huán)境。

在CAN-bus節點(diǎn)電路中，增加保護電路是必要的。另外，收發(fā)器板應盡可能放在接近PCB邊沿連接器的位置。邊沿連接器和收發(fā)器之間不允許有其他EC元件。CAN_H/L或Tx/Rx電路不應穿越總線(xiàn)或跳線(xiàn)。

將產(chǎn)品設計為分離終端的形式，這樣可以使CAN總線(xiàn)實(shí)現要求更高的抗干擾/幅射性能。當然，在網(wǎng)絡(luò )中允許混合單終端和分離終端。

對于CAN器件的選型請參考《CAN-bus 現場(chǎng)總線(xiàn)基礎方案-芯片篇》。

輸入輸出接口電路

在電梯控制系統中各控制器輸入信號的正確采集和控制信號的正確輸出保證著(zhù)電梯的安全運行。輸入輸出信號的接口電路的設計是一個(gè)相當重要的環(huán)節。下面給出了常用的輸入輸出信號接口電路：

1: 輸入電路，下圖所示為一個(gè)常用的信號輸入電路，用于采樣電梯系統的外部信號，并將信號進(jìn)行電氣隔離，以提高系統的抗干擾能力。

2: 輸出電路，下圖是將輸出控制信號放大，用于驅動(dòng)一個(gè)繼電器，從而實(shí)現對執行機構的控制。

電梯控制系統CAN網(wǎng)絡(luò )參數

CAN總線(xiàn)

- 電梯控制系統是基于CAN-bus的控制網(wǎng)絡(luò )，要求各控制單元的CAN器件必須符合ISO11898-2標準。

CAN總線(xiàn)波特率

- 電梯控制系統中CAN-bus通訊波特率可以參考選擇以下波特率：20 kbits/S 、50 kbits/S 、125 kbits/S 、250 kbits/S;這些波特率均為CiA標準通訊波特率。CAN總線(xiàn)的通訊波特率和距離之間的關(guān)系，參考表2-1。

CAN總線(xiàn)電纜