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0、概述
    近幾年，隨著國家對煤礦安全生產(chǎn)的管理越來越規(guī)范，加強了對煤礦安全生產(chǎn)的監(jiān)管力度，要求及時了解與查詢現(xiàn)場電力開關(guān)等電力設(shè)備的安全測控信息。目前，煤礦的配電開關(guān)均使用了微電腦智能控制設(shè)備，能根據(jù)各路負載的異常情況智能通斷，但均為主從式結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)上只能一個主節(jié)點（中心站），缺乏統(tǒng)一的規(guī)范和通信協(xié)議，無法將開關(guān)的實時狀況傳送至通信總站，不利于統(tǒng)一管理和提前發(fā)現(xiàn)、及時處理故障，容易造成嚴重的安全事故。可靠性低、實時性差，難于實現(xiàn)實時性測控功能的要求。
    因此，迫切需要一種新的遠程通信方案。基于CAN總線的長距離膠帶輸送機系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集準確、通信實時可靠、完善的規(guī)范和協(xié)議監(jiān)控系統(tǒng)功能完備等特點，軟件人機界面友好、可視化強度高。
1、系統(tǒng)總體方案設(shè)計和功能
    由于膠帶輸送機距離長，有時輸送機多達10臺以上，整個輸送系統(tǒng)中的各臺輸送機既要能單獨控制，又要能全部集中控制。在如此長的距離內(nèi)，CAN總線控制網(wǎng)絡(luò)是一個分布式的控制系統(tǒng)，各種智能控制、檢測信號的采集、保護動作都要分布到傳感器和執(zhí)行機構(gòu)所在現(xiàn)場，CAN總線的各個智能節(jié)點都具有CAN總線接口掛到CAN總線上。考慮到遠距離傳輸和現(xiàn)有總線的應(yīng)用情況，整個系統(tǒng)采用了兩種總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
    膠帶輸送機沿線的各類保護開關(guān)內(nèi)嵌了CAN總線編碼器。CAN總線編碼器與通信總站之間采用CAN總線通訊，用以傳送各種編碼保護開關(guān)的編碼信息和狀態(tài)信息。通信總站與上位機之間采用RS485總線。
1.1 CAN總線編碼器
    系統(tǒng)主要有CAN總線編碼器和通信總站組成。CAN總線編碼器采用MCS-51系列單片機和CAN總線收發(fā)器組成用來實現(xiàn)CAN總線的通信協(xié)議以及相關(guān)的控制功能。CAN總線編碼器的結(jié)構(gòu)如圖2所示。
1.2通信總站
    通信總站通過CAN總線接收CAN編碼器發(fā)來的保護開關(guān)狀態(tài)信息并通過RS485發(fā)送給上位機，同時擔任故障報警與故障顯示。系統(tǒng)中每個通信總站和一個CAN總線收發(fā)器82C250相連本系統(tǒng)可用于遠距離傳輸，因此需要一定的抗干擾措施，采用高速光電耦合器6N137實現(xiàn)CAN總線上各節(jié)點間的電氣隔離，接口電路見圖3。為保證總線阻抗匹配，CAN總線末端必須連接2個120A電阻，它們對總線阻抗匹配有著重要的作用，若不設(shè)置將大大降低總線數(shù)據(jù)通信時的可靠性和抗干擾性，甚至有可能導(dǎo)致無法通信。
2、通信規(guī)約
    CAN編碼器和通信總站之間的信息傳遞采用了CAN總線的電氣規(guī)范。但通訊協(xié)議做了簡化處理，保留了CAN總線非破壞性總線仲裁機制。由于CAN編碼器傳送的數(shù)據(jù)較少，采用通信總站回送接收到CAN編碼器信息的方式實現(xiàn)通信數(shù)據(jù)校驗，一旦發(fā)生數(shù)據(jù)錯誤，CAN編碼器會重新發(fā)送。
    通常情況下，CAN編碼器主動向通信總站發(fā)送保護開關(guān)的狀態(tài)信息，通訊總站回送校驗信息，只有通訊總站發(fā)送命令時，通信總站才主動向CAN編碼器發(fā)送信息。  通信總站和上位機之間傳遞信息采用下列格式：1位起始位，1位停止位，無奇偶校驗，波特率為2400bps。通訊數(shù)據(jù)幀格式如表1所示。
    發(fā)送數(shù)據(jù)之前要求數(shù)據(jù)總線靜止時間大于3，5個字節(jié)，數(shù)據(jù)幀中Tl，T2，T3，T4分別代表一個字節(jié)的靜止時間，當最后一個字節(jié)傳輸完，數(shù)據(jù)總線靜止時間（即無數(shù)據(jù)時間）還需大于3.5個字節(jié)后，才可以開始發(fā)送新的數(shù)據(jù)。
3試驗結(jié)果
    為了考核簡化了CAN總線通信協(xié)議的膠帶輸送機故障定位系統(tǒng)的運行情況，試驗中監(jiān)控界面如圖4所示。構(gòu)建了圖所示的5試驗系統(tǒng)。
4結(jié)束語
    采用CAN總線通信技術(shù)，把相距甚遠的多個系統(tǒng)連成監(jiān)控的整體，提高了系統(tǒng)內(nèi)部的通信速率，加強了系統(tǒng)的實時性和可靠性，增強了抗干擾能力。每個CAN總線節(jié)點都可以作為主機，一旦保護器狀態(tài)發(fā)生變化，智能編碼器發(fā)送狀態(tài)信息，加快了故障處理。
    基于CAN總線故障定位系統(tǒng)具有以下特點：
    (1)安全信息監(jiān)控功能：實時膠帶輸送機相關(guān)敏感數(shù)據(jù)信息，能夠檢測必要地點的偏跑、撒料、打滑等信息；實時監(jiān)控膠帶輸送機設(shè)備的運行，能夠檢測其運轉(zhuǎn)情況，并可能告知其開停狀態(tài)等。
    (2)數(shù)據(jù)處理和存儲：設(shè)計實時數(shù)據(jù)庫及歷史數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，用于對在線運行數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)的管理。數(shù)據(jù)庫提供大量的在線監(jiān)控、數(shù)據(jù)庫管理、統(tǒng)計、維護等工具。
    (3)遠程監(jiān)控功能：實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，煤礦各級領(lǐng)導(dǎo)辦公室和上級主管部門能夠?qū)崟r監(jiān)控膠帶機運行信息，共享數(shù)據(jù)庫的資源。
(4)自診斷功能：當詢問膠帶輸送機檢測分站時，CAN總線編碼器，用以傳送各種編碼保護開關(guān)的編碼信息和狀態(tài)信息。當檢測到某到故障點時，能夠發(fā)出報警。