基于CAN總線技術(shù)的供暖計(jì)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 引言
CAN總線技術(shù)誕生于汽車(chē)控制領(lǐng)域，隨著其技術(shù)的不斷完善，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)展。 CAN總線技術(shù)進(jìn)入我國(guó)以來(lái)，在經(jīng)歷了引進(jìn)、使用階段后，自2000年以來(lái)，國(guó)內(nèi)許多相關(guān)廠商對(duì)該總線技術(shù)進(jìn)行了不懈的研究與開(kāi)發(fā)，取得了一定的成果，目前，國(guó)內(nèi)CAN總線技術(shù)已經(jīng)在汽車(chē)控制、數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療器械和樓宇自動(dòng)化等眾多領(lǐng)域得到了應(yīng)用，是受到廣泛關(guān)注的總線技術(shù)之一[1]。
CAN總線具有現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)，適合于分布式系統(tǒng)的應(yīng)用。目前，國(guó)內(nèi)已具有一定的 CAN總線產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力，其應(yīng)用成本也隨之降低，所以，在傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的改造中 CAN總線技術(shù)得到了比較廣泛的應(yīng)用。隨著熱能商品化和供暖計(jì)費(fèi)制度的改革，國(guó)內(nèi)居民住宅供暖體制也將發(fā)生變化，其中最為重要的也是最為困難的是對(duì)供暖計(jì)量系統(tǒng)的改造。在新建居民住宅小區(qū)中可以根據(jù)目前國(guó)家供暖制度的要求采用不同的供暖方式，并根據(jù)具體的供暖方式進(jìn)行住宅小區(qū)供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，但是，如何對(duì)存量很大的老舊住宅供暖計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行改造是一個(gè)難點(diǎn)，因?yàn)檫@可能要涉及到現(xiàn)有供暖管線的改造，而供暖管線改造的工程量比較大，工期較長(zhǎng)，特別是管線改造對(duì)住戶(hù)的影響很大，實(shí)施中可能會(huì)遇到比較大的阻力 [2、3]。所以，根據(jù)老舊住宅供暖系統(tǒng)改造的要求，設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單、實(shí)用的住宅供暖計(jì)量系統(tǒng)是必要的。本文完成了一種基于 CAN總線技術(shù)的供暖計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 2 CAN總線技術(shù)簡(jiǎn)介

2.1 CAN總線結(jié)構(gòu)
CAN（Controller Area Network）總線是德國(guó) Bosch公司 1990年推出的一種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。它具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高，且開(kāi)發(fā)工具廉價(jià)的特點(diǎn)。 Motorola、Intel、Philips等公司
都為其提供硬件支持。
CAN總線系統(tǒng)是由許多 CAN節(jié)點(diǎn)組成，CAN總線將各個(gè)節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)，其總線總長(zhǎng)度最大為 10千米。CAN總線可以通過(guò)鏈接設(shè)備（Linking Device）與上層網(wǎng)絡(luò)相連，上層網(wǎng)絡(luò)可以是信息網(wǎng)或其它標(biāo)準(zhǔn)的總線。
CAN總線協(xié)議遵從 OSI模型，其數(shù)據(jù)鏈路層和物理層由 CAN2.0協(xié)議規(guī)范描述。 CAN2.0協(xié)議規(guī)范沒(méi)有描述 CAN總線協(xié)議的應(yīng)用層，所以，其應(yīng)用層需要另行構(gòu)建[4]。

2.2 CAN總線節(jié)點(diǎn)
CAN總線節(jié)點(diǎn)由微處理器系統(tǒng)、CAN控制器、CAN總線收發(fā)器三部分組成。CAN總線節(jié)點(diǎn)組成及連接示意圖如圖 1所示。

節(jié)點(diǎn)中微處理器系統(tǒng)由微處理器和本地應(yīng)用電路構(gòu)成，微處理器是整個(gè)節(jié)點(diǎn)的控制中心，本地應(yīng)用電路與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相連，節(jié)點(diǎn)中 CAN收發(fā)器與 CAN總線相連，CAN總線節(jié)點(diǎn)是連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和總線的關(guān)鍵。
CAN總線節(jié)點(diǎn)具有兩個(gè)重要功能，即：總線通信功能和本地控制功能。總線通信功能完成與總線上其它節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸；本地控制功能完成對(duì)與本節(jié)點(diǎn)相連的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制。節(jié)點(diǎn)加上現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備構(gòu)成了一個(gè)控制系統(tǒng)，而且是具有通信功能的控制系統(tǒng)，CAN總線是將眾多這樣的控制系統(tǒng)連接在一起的信息通道，采用 CAN總線技術(shù)構(gòu)建的系統(tǒng)是分布式系統(tǒng)，這體現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的本質(zhì)[5、6]。 3 總體方案設(shè)計(jì)
3.1需求及技術(shù)分析
我國(guó)集中供暖方式主要用于樓房住宅建筑中，目前，老舊住宅中供暖方式雖然各有不同，但是，其供暖管線的基本結(jié)構(gòu)是所謂 “串連分趟”式。按照住宅內(nèi)供暖區(qū)域的不同，每一趟供暖管線分布于住宅內(nèi)的不同位置，上下各層的每一趟管線上串行連接有散熱器，單層單趟供暖管線結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2所示。

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