CAN總線在中央空調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
摘要：介紹了基于CAN總線的中央空調(diào)控制系統(tǒng),并對系統(tǒng)的總體設(shè)計方案及軟、硬件設(shè)計進行了分析及討論。該系統(tǒng)能實現(xiàn)高精度溫度、濕度的自動控制。
關(guān)鍵詞：現(xiàn)場總線CAN總線 單片機 控制系統(tǒng)
中央空調(diào)控制系統(tǒng)是智能建筑中不可缺少的組成部分。傳統(tǒng)的控制方法是采用DDC（直接數(shù)字控制器）方式,將各個溫度、濕度檢測點和控制點連接到一臺或多臺DDC上,實行多點實時監(jiān)控。由于現(xiàn)代智能建筑樓層較多,多個空調(diào)風(fēng)機位于不同樓層,溫、濕度檢測點分布于各個房間,采用DDC方式進行控制具有引線過長、施工不便、系統(tǒng)通信的實時性和可靠性不高等缺點。
在各種通信方式中,面向工業(yè)控制的現(xiàn)場總線技術(shù)是目前解決工業(yè)控制現(xiàn)場數(shù)據(jù)通信問題的最佳方案�，F(xiàn)場總線技術(shù)是在二十世紀(jì)80年代后期發(fā)展起來的一種先進的現(xiàn)場工業(yè)控制技術(shù)。它集數(shù)字通信、智能儀表、微機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一身,從根本上突破了傳統(tǒng)的“點對點”式的模擬信號或數(shù)字-模擬信號控制的局限性,為真正的“分散式控制,集中式管理”提供了技術(shù)保證。
現(xiàn)場總線的通信協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織提供的開放系統(tǒng)互連模型（ISO/OSI）來制定的。本系統(tǒng)所采用的CAN總線是最早在我國得到應(yīng)用的現(xiàn)場總線之一,它采用ISO/OSI七層框架中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。CAN總線標(biāo)準(zhǔn)采用多主方式,網(wǎng)絡(luò)上任何節(jié)點均可主動向其它節(jié)點發(fā)送信息,網(wǎng)絡(luò)工點可按系統(tǒng)實時性要求分成不同的優(yōu)先級。數(shù)據(jù)鏈路層采用短幀結(jié)構(gòu),每一幀為8個字節(jié),易于糾錯。發(fā)送期間丟失仲裁或出錯的幀可自動重新發(fā)送,故障節(jié)點可自動脫離總線。CAN總線標(biāo)準(zhǔn)支持全雙工通信,傳輸介質(zhì)采用雙絞線和光纖,傳輸速率可達(dá)1Mbps,節(jié)點數(shù)可達(dá)110個。其最大特點是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼,而代之以對通信數(shù)據(jù)塊進行編碼。其容錯能力和抗干擾能力強,傳輸安全性高。
1 中央空調(diào)控制系統(tǒng)的整體構(gòu)成
中央空調(diào)控制系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示。圖中,上位機采用IBM-PC兼容機,負(fù)責(zé)系統(tǒng)控制的接收與管理、控制命令的發(fā)送、系統(tǒng)工作過程的實時顯示等。各單元控制器作為下位機,采用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51單片機作為微處理器,負(fù)責(zé)本單元內(nèi)空調(diào)風(fēng)機機組的現(xiàn)場數(shù)據(jù)檢測以及工作狀態(tài)的控制等。單元控制器仙的CAN總線控制器SJA1000負(fù)責(zé)接收來自CAN總線的數(shù)據(jù)以及通過CAN總線向上位機發(fā)送數(shù)據(jù)。上位機通過插在PC總線擴展槽內(nèi)的智能CAN總線通信適配卡連接CAN總線,并通過CAN總線與各單元控制器相連接。單元控制器也可以脫離上位機,直接進行現(xiàn)場手動控制。
系統(tǒng)的工作原理為：各單元控制器對單元的各檢測點進行巡回檢測,將檢測數(shù)據(jù)按照CAN總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)發(fā)送給上位機;上位機通過智能CAN總線通信適配卡接收各單元控制器上傳的數(shù)據(jù),根據(jù)操作者的指令或系統(tǒng)軟件預(yù)選設(shè)定控制程序向各單元控制器發(fā)送控制命令,由單元控制器對各空調(diào)風(fēng)機機組進行實時控制。若脫離上位機,單元控制器將根據(jù)軟件設(shè)定的控制參數(shù)直接對空調(diào)風(fēng)機機組進行自動控制。操作者可通過單元控制器上的小鍵盤對控制參數(shù)進行現(xiàn)場修改。
2 硬件設(shè)計
