CAN總線(xiàn)在多電機軟起動(dòng)系統中的應用

1 引言

隨著(zhù)國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，交流電動(dòng)機在工業(yè)生產(chǎn)中扮演了極為重要的角色，作為各行業(yè)中的主要拖動(dòng)電機，應用更為廣泛。眾所周知，交流電動(dòng)機在全壓起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流達到額定電流的5～7倍，會(huì )對電網(wǎng)造成沖擊；起動(dòng)轉矩約為額定轉矩的2倍，加劇機械結構磨損。為了解決交流電動(dòng)機的起動(dòng)問(wèn)題，通常需要使用軟起動(dòng)器進(jìn)行軟起動(dòng)。

當前軟起動(dòng)器的監控一般由各自獨立的監控單元進(jìn)行，無(wú)法對整個(gè)系統實(shí)現全面的控制和監測。因此，建立一套數據通信系統將各軟起動(dòng)監控節點(diǎn)連接起來(lái)，組成完整的監控網(wǎng)絡(luò )就顯得非常必要。

相對于RS-485等通信標準，CAN（Controller Area Network）總線(xiàn)以其具有的諸多優(yōu)點(diǎn)而在許多領(lǐng)域得到了應用。CAN總線(xiàn)是德國B(niǎo)osch公司于上世紀80年代初推出的一種多主局域網(wǎng)，CAN通信網(wǎng)絡(luò )是一種全分散、全數字化的智能雙向、多變量、多點(diǎn)、多站的分布式通信體系，具有可靠性高、穩定性好、抗干擾能力強、通信速度塊、成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)。CAN總線(xiàn)是一種非常適合工業(yè)現場(chǎng)惡劣環(huán)境的通信方式。本文介紹了一種基于CAN總線(xiàn)的交流電機軟起動(dòng)通信系統。

2 CAN通信系統結構

交流電機軟起動(dòng)通信系統由一臺工控機作為監控主機，工控機通過(guò)CAN總線(xiàn)接口接入CAN總線(xiàn)，各節點(diǎn)是由單片機控制的具有CAN總線(xiàn)數據收發(fā)功能的交流電機軟起動(dòng)器。系統結構如圖1所示。

通信系統各部分提供了不同的功能。其中，工控機控制交流電機軟起動(dòng)器的工作狀態(tài)，例如軟起動(dòng)、軟停車(chē)等，顯示軟起動(dòng)的各項參數如起動(dòng)電壓、起動(dòng)電流等。軟起動(dòng)器按照工控機的命令控制交流電機軟起動(dòng)，并采集電機起動(dòng)電流、電壓等參數，通過(guò)CAN總線(xiàn)發(fā)往工控機。

3 CAN通信協(xié)議

本通信系統中，傳輸的數據長(cháng)度不是固定的。工控機向軟起動(dòng)器下達的控制命令只有幾個(gè)字節，而軟起動(dòng)器向工控機上傳的軟起動(dòng)實(shí)時(shí)數據一般有幾十個(gè)字節。因此CAN通信協(xié)議需要有大數據量傳輸能力，又要快速高效。由于CAN通信采用短幀結構，每幀有效數據長(cháng)度最多為8個(gè)字節，在傳輸數據量較大時(shí)，就要將數據拆分為多個(gè)幀進(jìn)行傳輸。如果將所有信息和數據都放在8個(gè)字節的數據場(chǎng)中，將會(huì )使傳輸幀中有效數據少，通信信息多，降低CAN總線(xiàn)通信效率。所以，本文采用了利用報文標識符中的仲裁場(chǎng)包含通信控制信息，數據場(chǎng)包含實(shí)際數據的方法，以提高通信效率。

本系統中，CAN通信采用CAN2.0B標準中帶29位報文標識符的擴展幀。報文標識符中包含緊急標記、目的地址、源地址、幀類(lèi)型、幀號，其格式如表1所示。

其中緊急標記僅有1位，用來(lái)標記當前幀的優(yōu)先級，對于一般信息，該位置1，對于緊急信息（如三相電壓不平衡、過(guò)流、軟起動(dòng)器組件故障等報警信號）該位置0，從而使其擁有高優(yōu)先級，盡快傳送到目的地。