CAN总线通信技术在洗煤厂皮带综合保护中的应用 通信技术, 控制器, 洗煤厂

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0 引言
CAN(Controller Area Network)控制器局域网，主要应用在微控制器之间需要彼此通信的场合。设计以PIC18F248单片机(内部集成CAN模块)为主的控制器，以PCA82C250实现与外部CAN总线的物理连接，形成一个CAN通信节点，并将此应用到洗煤厂皮带综合保护控制系统中，取得了较好的控制效果。
1 内嵌CAN控制器的PIC18F248单片机性能简介
使用内嵌CAN控制器的PIC18F248单片机构建CAN通信网络节点时，硬件设计简单，软件编制也容易许多，系统的抗电磁干扰能力大大增强，软硬件设计也大大简化，降低了成本。图1是该单片机的引脚情况，其23、24引脚分别是其内嵌CAN模块的发送和接收引脚。
PIC18F248内嵌的CAN模块主要有如下特点：
1)能够支持CAN2.0A、CA2N2.0B协议规范;2)数据信息支持标准帧和扩展帧;3)3个传送信息缓冲器，2个接收信息缓冲器，6个有优先级的接收过滤器。
2 应用系统中CAN通信部分的硬件电路设计
系统中CAN通信部分的硬件构成部分主要由PIC18F248、PCA82C250、6N137器件构成，图2是其实际的电路连接情况。
三个器件构成一个CAN总线通信节点，其中PIC18F248主要负责数据信息的收集、组织、发送和接收，保证节点之间的通信正常畅通;光电耦合器6N137实现外接总线和控制系统之间的完全电隔离，提高系统的抗电磁干扰能力。
3 CAN通信系统的软件设计流程
系统中CAN节点通信部分的软件设计主要就是初始化子程序、数据发送子程序、数据接收子程序。
程序初始化部分包含CAN模块工作方式配置、设置屏蔽寄存器与接收滤波器、设置波特率参数、设置发送优先级和设置中断允许寄存器等。图3是初始化子程序流程图。
数据发送程序是由CAN控制器据总线协议自动完成的。其工作过程是先将发送缓冲器控制寄存器清零，然后将要发送的数据装载到发送缓冲器中，在命令寄存器中将“发送请求标识位”激活，当检测到总线可用时，器件自动开始发送数据。图4是CAN节点数据发送程序流程图。
数据接收程序也是由CAN控制器自动完成的，采用中断方式接收数据。每当接收到一条信息时，该信息就会通过接收过滤器过滤，满足条件的信息才送到接收缓冲器(RXBn)中，置位相应的接收中断标志位(RXBnIF)并产生中断;在接收数据中断服务程序中，直接从接收缓冲器中将内容取出并进行相应的处理即可。图5是CAN节点数据接收程序流程图。
4 皮带综合安全保护问题分析
皮带综合保护有如下部分构成：主、副滚筒转速，皮带打滑、撕裂、跑偏、堆物、拉绳急停开关及其信息的综合分析。主副滚筒转速数据和打滑传感器(安装在皮带上通过与皮带摩擦而转动的测速装置)输出的数据用于判断皮带运转是否正常，当主副滚筒转速在正常范围内，而打滑传感器输出不正常，可以判断出皮带打滑;撕裂、跑偏、堆物传感器在出现故障时都是输出开关量信号。
本系统中数据长度设置为8个字节，第一字节表示皮带序号;主滚筒、副滚筒、皮带打滑传感器转速分别使用一个字节;撕裂、跑偏、堆物、拉绳急停占用四个字节，每一个传感器节点占用一位，传感器动作则相应位置1，这四个字节中空余的位和字节用来扩展测量点用。当任意一个节点上出现异常系统就向CAN总线上发送数据，每次发送8个字节的数据。当正常运行时每间隔1s也向CAN总线上发送8个字节的数据。
5 CAN通信配置程序
PIC18f248的CAN通信主要就是CAN模块的配置，将CAN模块的各个寄存器配置好后，需要发送数据时将发送缓冲器装载好数据后，就可以直接请求发送;接收采用中断方式接收数据，当PIR3bits.RXB0IF(注：此处使用接收缓冲器0)为1时表示缓冲器0接收到信息，由此引起中断。以下是系统中CAN通信部分初始化子程序。
6 结束语
内嵌CAN总线控制模块的单片机PIC18F248组成的系统，在开发CAN总线通信时具有硬件结构简单、编程容易、系统抗电磁干扰能力强等优点，在未来的工程应用中越来越受到重视。文章从硬件构成和软件编程两方面对PIC18F248内嵌的CAN模块的使用进行了详细的介绍;并将此应用到洗煤厂皮带综合保护应用系统中，取得了良好的通信效果，对CAN总线系统开发有一定的实际参考价值。