CAN總線(xiàn)在石油修井機上的應用

0 引言

石油修井機是由一臺或兩臺動(dòng)力機驅動(dòng)絞車(chē)和轉盤(pán)，絞車(chē)用動(dòng)力機、絞車(chē)、井架等均安裝在汽車(chē)載重底盤(pán)、專(zhuān)用底盤(pán)或牽引式底盤(pán)上的石油修井裝置。

在油田上廣泛使用卡特彼勒發(fā)動(dòng)機或康明斯發(fā)動(dòng)機作動(dòng)力機，使用艾里遜傳動(dòng)箱或國產(chǎn)的凱星傳動(dòng)箱進(jìn)行動(dòng)力傳遞。在汽車(chē)行走時(shí)，發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力經(jīng)過(guò)傳動(dòng)箱傳送到底盤(pán)，驅動(dòng)車(chē)輛行走。在修井機作業(yè)時(shí)，通過(guò)切換裝置，發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力經(jīng)過(guò)傳動(dòng)箱傳送到作業(yè)臺上，可以進(jìn)行立井架、驅動(dòng)絞車(chē)或轉盤(pán)等修井作業(yè)。在駕駛室、井口作業(yè)平臺都需要對發(fā)動(dòng)機油門(mén)位置、傳動(dòng)箱的換檔進(jìn)行操作，傳動(dòng)箱的工況也要與發(fā)動(dòng)機的工況進(jìn)行匹配。整個(gè)控制系統如果用傳統的方式進(jìn)行控制，傳遞各種命令和交換信息，會(huì )在汽車(chē)底盤(pán)和工作臺上布置很多控制線(xiàn)纜。在油田井場(chǎng)及車(chē)輛行駛過(guò)程中工作條件惡劣，可能會(huì )使各種命令及信息交換的可靠性降低。

用總線(xiàn)進(jìn)行數據的傳遞可以減少布線(xiàn)，并且能提高系統的可靠性，CAN總線(xiàn)是汽車(chē)上廣泛使用的一種總線(xiàn)?？ㄌ乇死瞻l(fā)動(dòng)機的控制器和艾里遜傳動(dòng)箱控制器均是具有CAN總線(xiàn)功能。組建一個(gè)CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，不僅可以減少整個(gè)控制系統的布線(xiàn)工作，而且能提高信息交換的可靠性，保障整個(gè)控制系統的可靠工作。

1 CAN總線(xiàn)簡(jiǎn)介

新型的串行現場(chǎng)總線(xiàn)一控制器局域網(wǎng)，目前廣泛應用于汽車(chē)控制與通信系統，同時(shí)也在其他工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應用。

CAN總線(xiàn)技術(shù)針對不同的功能和應用，有多種汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )標準，美國汽車(chē)工程師協(xié)會(huì )(SAE)將汽車(chē)數據傳輸網(wǎng)劃分為A、B、C三類(lèi)。A類(lèi)是面向傳感器，執行器控制的低速網(wǎng)絡(luò )，數據傳輸位速率小于lOkbps，如電動(dòng)窗、燈光等控制l B類(lèi)是面向獨立模塊間數據共享的中速網(wǎng)絡(luò )，位速率一般在10-125kbps，主要用于車(chē)身電子舒適模塊、儀表顯示等，C類(lèi)是面向高速、實(shí)時(shí)控制的多路傳輸網(wǎng)，位速率在125kbps-1Mbps，主要用于發(fā)動(dòng)機、變速箱等動(dòng)力、傳動(dòng)系統。

SAEJ1939是一類(lèi)專(zhuān)門(mén)用于卡車(chē)、大客車(chē)、建筑機械、農業(yè)機械等的CAN總線(xiàn)通信協(xié)議，波特率可達250kbps，是一種傳輸速率較高的C類(lèi)通信網(wǎng)絡(luò )協(xié)議。它以CAN 2．0B為基礎，定義了網(wǎng)絡(luò )層和應用層的協(xié)議，SAEJl939的分層結構如圖1所示。

2 CAN總線(xiàn)在修井機上的具體應用

2.1 系統總線(xiàn)拓撲結構

在油田的修井機上選用具有CAN總線(xiàn)控制功能的卡特發(fā)動(dòng)機(或康明斯發(fā)動(dòng)機)和艾里遜傳動(dòng)箱，發(fā)動(dòng)機的控制器與傳動(dòng)箱的控翩器通過(guò)CAN總線(xiàn)互相傳遞信息，在發(fā)動(dòng)機控制臺和駕駛室安裝有監控發(fā)動(dòng)機轉速的帶CAN總線(xiàn)功能的儀表，整個(gè)系統的總線(xiàn)拓撲結構如圖2所示。

CAN總線(xiàn)使用屏蔽雙絞線(xiàn)，屏蔽層直接與汽車(chē)底盤(pán)的電瓶的負端連接。在總線(xiàn)的主干兩端需要連接120歐姆的終端電阻。

2.2 連接器

有兩類(lèi)連接器，九芯的連接器用于診斷接口，三芯的連接器用于控制器、終端電阻等，如圖3所示。

正常狀態(tài)下，當Q～N—H和CAN-L均為2.5V左右，表示邏輯l，稱(chēng)為隱性，當CAN-H=3.5VCAN-L=1.5V時(shí)，稱(chēng)為顯性，表示邏輯0。

2.3 傳遞的主要數據信息網(wǎng)

艾里遜傳動(dòng)箱的控制器(Commercial ElectronicControl 2,CEC2)與發(fā)動(dòng)機、儀表之間主要進(jìn)行一些廣播信息和接收數據。