1 引言
隨著國民經濟的飛速發展,交æµé›»å‹•機在工æ¥ç”Ÿç”¢ä¸æ‰®æ¼”了極為é‡è¦çš„角色,作為å„行æ¥ä¸çš„ä¸»è¦æ‹–動電機,應用更為廣泛。眾所周知,交æµé›»å‹•機在全壓起動時,起動電æµé”到é¡å®šé›»æµçš„5~7å€ï¼Œæœƒå°é›»ç¶²é€ æˆæ²–擊;起動轉矩約為é¡å®šè½‰çŸ©çš„2å€ï¼ŒåŠ åŠ‡æ©Ÿæ¢°çµæ§‹ç£¨æã€‚為了解決交æµé›»å‹•機的起動å•題,通常需è¦ä½¿ç”¨è»Ÿèµ·å‹•器進行軟起動。
ç•¶å‰è»Ÿèµ·å‹•器的監控一般由å„自ç¨ç«‹çš„ç›£æŽ§å–®å…ƒé€²è¡Œï¼Œç„¡æ³•å°æ•´å€‹ç³»çµ±å¯¦ç¾å…¨é¢çš„æŽ§åˆ¶å’Œç›£æ¸¬ã€‚å› æ¤ï¼Œå»ºç«‹ä¸€å¥—數據通信系統將å„軟起動監控節點連接起來,組æˆå®Œæ•´çš„監控網絡就顯得éžå¸¸å¿…è¦ã€‚
相å°äºŽRS-485ç‰é€šä¿¡æ¨™æº–,CAN(Controller Area Networkï¼‰ç¸½ç·šä»¥å…¶å…·æœ‰çš„è«¸å¤šå„ªé»žè€Œåœ¨è¨±å¤šé ˜åŸŸå¾—åˆ°äº†æ‡‰ç”¨ã€‚CAN總線是德國Boschå…¬å¸äºŽä¸Šä¸–ç´€80å¹´ä»£åˆæŽ¨å‡ºçš„ä¸€ç¨®å¤šä¸»å±€åŸŸç¶²ï¼ŒCAN通信網絡是一種全分散ã€å…¨æ•¸å—化的智能雙å‘ã€å¤šè®Šé‡ã€å¤šé»žã€å¤šç«™çš„分布å¼é€šä¿¡é«”系,具有å¯é 性高ã€ç©©å®šæ€§å¥½ã€æŠ—干擾能力強ã€é€šä¿¡é€Ÿåº¦å¡Šã€æˆæœ¬ä½Žç‰è«¸å¤šå„ªé»žã€‚CAN總線是一種éžå¸¸é©åˆå·¥æ¥ç¾å ´æƒ¡åŠ£ç’°å¢ƒçš„é€šä¿¡æ–¹å¼ã€‚本文介紹了一種基于CAN總線的交æµé›»æ©Ÿè»Ÿèµ·å‹•通信系統。
2 CANé€šä¿¡ç³»çµ±çµæ§‹
交æµé›»æ©Ÿè»Ÿèµ·å‹•通信系統由一臺工控機作為監控主機,工控機通éŽCANç¸½ç·šæŽ¥å£æŽ¥å…¥CAN總線,å„節點是由單片機控制的具有CAN總線數據收發功能的交æµé›»æ©Ÿè»Ÿèµ·å‹•å™¨ã€‚ç³»çµ±çµæ§‹å¦‚圖1所示。
圖1 é€šä¿¡ç³»çµ±çµæ§‹æ¡†åœ–
通信系統å„部分æä¾›äº†ä¸åŒçš„功能。其ä¸ï¼Œå·¥æŽ§æ©ŸæŽ§åˆ¶äº¤æµé›»æ©Ÿè»Ÿèµ·å‹•器的工作狀態,例如軟起動ã€è»Ÿåœè»Šç‰ï¼Œé¡¯ç¤ºè»Ÿèµ·å‹•çš„å„é …åƒæ•¸å¦‚起動電壓ã€èµ·å‹•é›»æµç‰ã€‚軟起動器按照工控機的命令控制交æµé›»æ©Ÿè»Ÿèµ·å‹•,并采集電機起動電æµã€é›»å£“ç‰åƒæ•¸ï¼Œé€šéŽCAN總線發往工控機。
3 CAN通信å”è°
本通信系統ä¸ï¼Œå‚³è¼¸çš„æ•¸æ“šé•·åº¦ä¸æ˜¯å›ºå®šçš„。工控機å‘軟起動器下é”çš„æŽ§åˆ¶å‘½ä»¤åªæœ‰å¹¾å€‹å—節,而軟起動器å‘工控機上傳的軟起動實時數據一般有幾å個å—ç¯€ã€‚å› æ¤CAN通信å”è°éœ€è¦æœ‰å¤§æ•¸æ“šé‡å‚³è¼¸èƒ½åŠ›ï¼Œåˆè¦å¿«é€Ÿé«˜æ•ˆã€‚由于CAN通信采用çŸå¹€çµæ§‹ï¼Œæ¯å¹€æœ‰æ•ˆæ•¸æ“šé•·åº¦æœ€å¤šç‚º8個å—節,在傳輸數據é‡è¼ƒå¤§æ™‚,就è¦å°‡æ•¸æ“šæ‹†åˆ†ç‚ºå¤šå€‹å¹€é€²è¡Œå‚³è¼¸ã€‚å¦‚æžœå°‡æ‰€æœ‰ä¿¡æ¯å’Œæ•¸æ“šéƒ½æ”¾åœ¨8個å—ç¯€çš„æ•¸æ“šå ´ä¸ï¼Œå°‡æœƒä½¿å‚³è¼¸å¹€ä¸æœ‰æ•ˆæ•¸æ“šå°‘,通信信æ¯å¤šï¼Œé™ä½ŽCANç¸½ç·šé€šä¿¡æ•ˆçŽ‡ã€‚æ‰€ä»¥ï¼Œæœ¬æ–‡é‡‡ç”¨äº†åˆ©ç”¨å ±æ–‡æ¨™è˜ç¬¦ä¸çš„仲è£å ´åŒ…å«é€šä¿¡æŽ§åˆ¶ä¿¡æ¯ï¼Œæ•¸æ“šå ´åŒ…å«å¯¦é𛿕¸æ“šçš„æ–¹æ³•,以æé«˜é€šä¿¡æ•ˆçŽ‡ã€‚
本系統ä¸ï¼ŒCAN通信采用CAN2.0B標準ä¸å¸¶29ä½å ±æ–‡æ¨™è˜ç¬¦çš„æ“´å±•å¹€ã€‚å ±æ–‡æ¨™è˜ç¬¦ä¸åŒ…å«ç·Šæ€¥æ¨™è¨˜ã€ç›®çš„地å€ã€æºåœ°å€ã€å¹€é¡žåž‹ã€å¹€è™Ÿï¼Œå…¶æ ¼å¼å¦‚表1所示。

å…¶ä¸ç·Šæ€¥æ¨™è¨˜åƒ…有1ä½ï¼Œç”¨ä¾†æ¨™è¨˜ç•¶å‰å¹€çš„優先級,å°äºŽä¸€èˆ¬ä¿¡æ¯ï¼Œè©²ä½ç½®1,å°äºŽç·Šæ€¥ä¿¡æ¯ï¼ˆå¦‚三相電壓ä¸å¹³è¡¡ã€éŽæµã€è»Ÿèµ·å‹•器組件故障ç‰å ±è¦ä¿¡è™Ÿï¼‰è©²ä½ç½®0ï¼Œå¾žè€Œä½¿å…¶æ“æœ‰é«˜å„ªå…ˆç´šï¼Œç›¡å¿«å‚³é€åˆ°ç›®çš„地。
目的地å€å…±7ä½,指示該幀所è¦åˆ°é”的目的地,å¯ä»¥æ˜¯æŸä¸€å…·é«”地å€,也å¯ä»¥æ˜¯å»£æ’地å€ï¼ˆä¸»è¦ç”¨äºŽå·¥æŽ§æ©Ÿä»¥å»£æ’æ–¹å¼å‘å„è»Ÿèµ·å‹•å™¨å‚³é€æ•¸æ“š,如尿™‚數據ç‰ï¼‰ã€‚
æºåœ°å€å…±7ä½ï¼ŒæŒ‡ç¤ºè©²å¹€çš„來æºåœ°å€ã€‚
幀類型有4ä½ï¼Œèªªæ˜Žäº†è©²å¹€çš„類型,如工控機控制命令ã€è»Ÿèµ·å‹•實時數據ç‰ã€‚
幀號共8ä½ï¼Œç”¨ä¾†åœ¨å¤šå¹€å‚³è¼¸ä¸æ¨™è¨˜è©²å¹€çš„åºè™Ÿã€‚
æ¯å€‹CAN通信節點都有一個唯一的地å€è™Ÿï¼Œåœ°å€è™Ÿä½¿ç”¨7ä½äºŒé€²åˆ¶æ•¸è¡¨ç¤ºã€‚å…¶ä¸ï¼Œå„ªå…ˆç´šæœ€é«˜çš„地å€åˆ†é…給工控機,優先級最低的地å€ä½œç‚ºå»£æ’æ–¹å¼çš„目的地å€ï¼Œå…¶å®ƒåœ°å€ä¾æ¬¡åˆ†é…給å„軟起動器。
CAN節點采用雙濾波方å¼ç²å–本節點所需信æ¯ï¼Œå…©å€‹æ¿¾æ³¢å™¨å‡é‡‡ç”¨7使œ‰æ•ˆæ•¸æ“šï¼Œåˆ†åˆ¥å°æ‡‰ç¯€é»žåœ°å€å’Œå»£æ’æ–¹å¼ä¸‹çš„地å€ã€‚這樣,就僅有發往該節點的幀和廣æ’å¹€èƒ½å¤ é€²å…¥æ‡‰ç”¨å±¤é€²è¡Œè™•ç†ï¼Œå…¶å®ƒç„¡é—œé€šä¿¡å…§å®¹éƒ½è¢«éŽæ¿¾æŽ‰ï¼Œæé«˜äº†ç³»çµ±é‹è¡Œæ•ˆçŽ‡ã€‚
工控機å°è»Ÿèµ·å‹•å™¨çš„æŽ§åˆ¶å‘½ä»¤ç”±å°æ‡‰çš„æŽ§åˆ¶å‘½ä»¤ä»£ç¢¼è¡¨ç¤ºã€‚主è¦çš„æŽ§åˆ¶å‘½ä»¤æœ‰ï¼šè»Ÿèµ·å‹•é–‹å§‹/åœæ¢ï¼Œè»Ÿåœè»Šé–‹å§‹/åœæ¢ï¼Œèµ·å‹•æ–¹å¼ï¼ˆéšŽèºå¼ã€è„ˆæ²–çªè·³å¼ã€æ’æµå¼ï¼‰è¨ç½®ï¼Œèµ·å‹•時間è¨ç½®ç‰ã€‚æœ‰äº›æŽ§åˆ¶å‘½ä»¤å¸¶æœ‰ç›¸é—œåƒæ•¸ï¼Œå¦‚èµ·å‹•æ™‚é–“å‘½ä»¤ä¸æ™‚間長度??刂泼îŒç•²îŒƒaå’Œå‘½ä»¤åƒæ•¸å˜æ”¾åœ¨æ•¸æ“šå ´ä¸ã€‚
4 軟起動器CAN通信硬件è¨è¨ˆ
軟起動器的CAN通信由P89V51RD2單片機ã€CAN控制器SJA1000ã€CAN總線收發器PCA82C250和光耦6N137組æˆï¼Œé›»è·¯åŽŸç†å¦‚圖2所示。
圖2 軟起動器CAN通信電路原ç†åœ–
SJA1000是一款ç¨ç«‹çš„CAN控制器,具有BasicCANå’ŒPeliCAN兩種工作方å¼ï¼ŒPeliCANå·¥ä½œæ–¹å¼æ”¯æŒå…·æœ‰å¾ˆå¤šæ–°ç‰¹æ€§çš„CAN 2.0Bå”è°ã€‚PCA82C250為總線收發器,主è¦åŠŸèƒ½æ˜¯å¢žå¤§é€šä¿¡è·é›¢ï¼Œæé«˜ç³»çµ±çš„瞬間抗干擾能力,ä¿è·ç¸½ç·šï¼Œå¯¦ç¾ç†±ä¿è·ç‰ã€‚為了增強CAN總線節點的抗干擾能力,SJA1000通éŽé«˜é€Ÿå…‰è€¦6N137與PCA82C250相連,這樣就很好地實ç¾äº†ç¸½ç·šä¸Šå„CAN節點間的電氣隔離。光耦兩å´é›»æºå®Œå…¨é›»æ°£éš”離,隔離電æºç”±å°åŠŸçŽ‡é›»æºéš”離模塊B0505æä¾›ã€‚
5 軟起動器CAN通信程åºè¨è¨ˆ
軟起動器上電åŽï¼Œé¦–先進行自檢,自檢完æˆåŽå‘工控機發é€è‡ªæª¢çµæžœï¼›è‹¥è‡ªæª¢æˆåŠŸï¼Œå·¥æŽ§æ©Ÿå‘軟起動器發é€è»Ÿèµ·å‹•åˆå§‹åŒ–åƒæ•¸å’Œâ€œå…許起動â€å‘½ä»¤ï¼Œé›»æ©Ÿé–‹å§‹è»Ÿèµ·å‹•;軟起動éŽç¨‹ä¸ï¼Œè»Ÿèµ·å‹•器æ¯éš”100ms發é€ä¸€æ¬¡è»Ÿèµ·å‹•數據,包括三相電壓ã€ä¸‰ç›¸é›»æµã€é›»æ©Ÿè½‰é€Ÿç‰ä¿¡æ¯ï¼›é›»æ©Ÿé‹è¡Œå®Œç•¢ï¼Œå·¥æŽ§æ©Ÿç™¼é€â€œè»Ÿåœè»Šé–‹å§‹â€å‘½ä»¤ï¼Œè»Ÿèµ·å‹•器開始控制電機軟åœè»Šï¼›ç•¶è»Ÿèµ·å‹•å™¨å‡ºç¾æ•…éšœæ™‚ï¼Œå·¥æŽ§æ©Ÿæœƒæ”¶åˆ°æ•…éšœå ±è¦ä¿¡è™Ÿï¼ŒåŒæ™‚é¡¯ç¤ºæ•…éšœåŽŸå› ã€‚
軟起動器CAN通信程åºä¸»è¦åŒ…括三個部分:CAN節點的åˆå§‹åŒ–ï¼Œå ±æ–‡çš„ç™¼é€å’Œå ±æ–‡çš„æŽ¥æ”¶ã€‚å…¶ä¸CAN節點åˆå§‹åŒ–部分是關éµï¼Œæ£ç¢ºçš„åˆå§‹åŒ–ä¿è‰äº†å ±æ–‡ç™¼é€å’ŒæŽ¥æ”¶çš„æ£å¸¸å·¥ä½œã€‚CANåˆå§‹åŒ–ç¨‹åºæµç¨‹å¦‚圖3所示。
圖3 CANåˆå§‹åŒ–ç¨‹åºæµç¨‹åœ–
å ±æ–‡ç™¼é€æ™‚,åªéœ€å°‡å¾…發é€çš„æ•¸æ“šæŒ‰ç…§é€šä¿¡å”è°è¦å®šçµ„åˆæˆä¸€å¹€å ±æ–‡ï¼Œé€å…¥ç™¼é€ç·©æ²–å€ï¼Œç„¶åŽå•Ÿå‹•發é€å³å¯ã€‚å…¶ç¨‹åºæµç¨‹åœ–如圖4所示。
圖4 CANå ±æ–‡ç™¼é€ç¨‹åºæµç¨‹åœ–
å ±æ–‡çš„æŽ¥æ”¶éŽç¨‹ä¸ï¼Œé¦–å…ˆè¦å°è«¸å¦‚總線脫離ã€éŒ¯èª¤å ±è¦ç‰æƒ…æ³é€²è¡Œåˆ¤æ–·è™•ç†ï¼Œç„¶åŽè®€å–ç·©æ²–å€å…§æ•¸æ“šï¼Œæœ€åŽé‡‹æ”¾ç·©æ²–å€å’Œç›¸é—œå¯„å˜å™¨ï¼Œå®ŒæˆæŽ¥æ”¶å¹¶è½‰å…¥å°æ•¸æ“šçš„處ç†ç¨‹åºã€‚å…¶ç¨‹åºæµç¨‹åœ–如圖5所示。
圖5 CANå ±æ–‡æŽ¥æ”¶ç¨‹åºæµç¨‹åœ–
6 çµæŸèªž
本文è¨è¨ˆçš„æ˜¯ä¸€å€‹å¯é ã€é«˜æ•ˆçš„交æµé›»æ©Ÿè»Ÿèµ·å‹•通信系統,利用CAN總線技術,實ç¾äº†é›»æ©Ÿè»Ÿèµ·å‹•é 程控制和監測功能。該系統已æˆåŠŸæ‡‰ç”¨äºŽæŸæ°´æ³µç«™é›»æ©Ÿè»Ÿèµ·å‹•系統ä¸ï¼Œå¯¦è¸è‰æ˜Žï¼Œè©²ç³»çµ±æŠ—干擾能力強,實時性能好,é‹è¡Œç©©å®šï¼Œé”到了è¨è¨ˆè¦æ±‚。