煤矿液压支架CAN总线监控系统设计

大家好，今天来为大家解答煤矿液压支架CAN总线监控系统设计这个问题的一些问题点，包括也一样很多人还不知道，因此呢，今天就来为大家分析分析，现在让我们一起来看看吧！如果解决了您的问题，还望您关注下本站哦，谢谢~

网络化是煤矿监控系统发展的必然趋势。随着综采机械化水平不断提高，对液压支架工作状态监测的技术要求也更高。目前，采煤机、运输机的监控系统已在不少煤矿投入使用，但液压支架工作状态的实时监控系统却落后于上述监控系统。液压支架的控制节点一般通过BIDI总线网络连接。随着现场总线的引入，支撑控制网络开始采用现场总线，如更先进的CAN。

CAN是一个多主总线网络。 CAN协议总线在实时性、成本、可靠性等方面有其独特的优势。液压支架监控的关键是支架工作状态数据和控制数据的实时传输。因此，利用CAN协议总线形成的分布式控制网络可以及时掌握液压支架的工作数据，实现对液压支架的实时监控。这样可以避免许多不必要的事故，可以达到节省劳动力和工作时间，进行高效生产工作的目的。

1 支架电液监控系统

液压支架监控系统包括支架控制节点、CAN总线、地面控制、井下服务器、传感器等，如图1所示。液压支架节点采集压力、位移等信号并传输至地面通过CAN总线实时控制室。地面控制室根据接收到的采集信号控制支撑节点的动作。

1 基于CAN总线的支架电液控制系统

液压支架监控CAN总线信息分为三类：

(1)传感器信息：液压支架运动过程中采集的传感器信息。

(2)控制信息：由控制节点发送，用于控制执行节点的动作。

(3)紧急指令：由主控节点向执行节点发送，如紧急停机等动作。

2 支架CAN控制器设计

本系统使用的微处理器是ATMEL公司的低功耗、高性能微控制器AT89S52。系统的CAN控制器采用PHILIPS公司的独立CAN控制器SJA1000，CAN总线驱动器采用82C250。

AT89S52完全兼容工业80C51产品指令和引脚，并具有8K字节可编程Flash存储器和256字节RAM。将控制器AT89S52的P1.0连接到SJA1000的AD0~AD7，以接收和发送数据。将SJA1000的/CS连接到主控制器的P2.7端口。 AT89S52通过该接口读写SJA1000。将SJA1000的功能引脚分别连接到控制器的相应引脚。当访问处理器外设时，会自动产生相应的操作。

为了提高支架控制节点的抗干扰能力，选用高速光耦6N137将CAN控制器与收发器隔离。另外，网络端的支架节点需要连接120欧姆的电阻，以匹配总线的阻抗。图2所示为CAN接口硬件电路图。

图2 CAN接口硬件电路图

3 系统的软件设计

3.1 信息优先级分配

采用CAN2.0A标准帧格式。由于系统中周期性信息和随机信息共存，因此采用期限单调算法来分配信息的标识符，即根据每个信息所需的期限，期限较大的信息被赋予更多的信息。优先级低，整个系统保证每条消息都有唯一的优先级。

3.2 CAN通讯软件设计

按照模块化的思想，CAN通信软件分为三部分，即CAN初始化模块、信息接收模块和信息发送模块。

CAN控制器SJA1000在正式发送和接收信号之前必须进行初始化。初始化期间，首先禁用主控制器中断源，并进入CAN控制器复位模式。之后还需要配置时钟分频寄存器、验收码、时序寄存器、输出控制寄存器等。最后CAN中断，初始化完成。

报文的发送和接收由CAN控制器SJA1000独立完成[3]。主控制器将要发送的报文传送到发送缓冲区，然后设置发送请求标志。发送指令利用查询控制段的状态标志来控制发送；当接收到信息时，通过中断请求通知控制器已接收到信息，主控制器接收者从接收缓冲区中提取信息，将信息存储到本地内存中，然后释放接收缓冲区。

3.3 上位机PC监控系统设计

为了动态显示液压支架的运行状态，基于组态软件开发了监控界面。 PC节点通过CAN适配卡连接到CAN网络，接收液压支架CAN网络传输的数据，并形象地显示出来。主界面如图3所示。

图3 液压支架监控界面