CAN總線在石油修井機上的應(yīng)用

0 引言

石油修井機是由一臺或兩臺動力機驅(qū)動絞車和轉(zhuǎn)盤，絞車用動力機、絞車、井架等均安裝在汽車載重底盤、專用底盤或牽引式底盤上的石油修井裝置。

在油田上廣泛使用卡特彼勒發(fā)動機或康明斯發(fā)動機作動力機，使用艾里遜傳動箱或國產(chǎn)的凱星傳動箱進行動力傳遞。在汽車行走時，發(fā)動機的動力經(jīng)過傳動箱傳送到底盤，驅(qū)動車輛行走。在修井機作業(yè)時，通過切換裝置，發(fā)動機的動力經(jīng)過傳動箱傳送到作業(yè)臺上，可以進行立井架、驅(qū)動絞車或轉(zhuǎn)盤等修井作業(yè)。在駕駛室、井口作業(yè)平臺都需要對發(fā)動機油門位置、傳動箱的換檔進行操作，傳動箱的工況也要與發(fā)動機的工況進行匹配。整個控制系統(tǒng)如果用傳統(tǒng)的方式進行控制，傳遞各種命令和交換信息，會在汽車底盤和工作臺上布置很多控制線纜。在油田井場及車輛行駛過程中工作條件惡劣，可能會使各種命令及信息交換的可靠性降低。

用總線進行數(shù)據(jù)的傳遞可以減少布線，并且能提高系統(tǒng)的可靠性，CAN總線是汽車上廣泛使用的一種總線?？ㄌ乇死瞻l(fā)動機的控制器和艾里遜傳動箱控制器均是具有CAN總線功能。組建一個CAN總線網(wǎng)絡(luò)，不僅可以減少整個控制系統(tǒng)的布線工作，而且能提高信息交換的可靠性，保障整個控制系統(tǒng)的可靠工作。

1 CAN總線簡介

新型的串行現(xiàn)場總線一控制器局域網(wǎng)，目前廣泛應(yīng)用于汽車控制與通信系統(tǒng)，同時也在其他工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

CAN總線技術(shù)針對不同的功能和應(yīng)用，有多種汽車網(wǎng)絡(luò)標準，美國汽車工程師協(xié)會(SAE)將汽車數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)劃分為A、B、C三類。A類是面向傳感器，執(zhí)行器控制的低速網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸位速率小于lOkbps，如電動窗、燈光等控制l B類是面向獨立模塊間數(shù)據(jù)共享的中速網(wǎng)絡(luò)，位速率一般在10-125kbps，主要用于車身電子舒適模塊、儀表顯示等，C類是面向高速、實時控制的多路傳輸網(wǎng)，位速率在125kbps-1Mbps，主要用于發(fā)動機、變速箱等動力、傳動系統(tǒng)。

SAEJ1939是一類專門用于卡車、大客車、建筑機械、農(nóng)業(yè)機械等的CAN總線通信協(xié)議，波特率可達250kbps，是一種傳輸速率較高的C類通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。它以CAN 2．0B為基礎(chǔ)，定義了網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的協(xié)議，SAEJl939的分層結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 CAN總線在修井機上的具體應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)總線拓撲結(jié)構(gòu)

在油田的修井機上選用具有CAN總線控制功能的卡特發(fā)動機(或康明斯發(fā)動機)和艾里遜傳動箱，發(fā)動機的控制器與傳動箱的控翩器通過CAN總線互相傳遞信息，在發(fā)動機控制臺和駕駛室安裝有監(jiān)控發(fā)動機轉(zhuǎn)速的帶CAN總線功能的儀表，整個系統(tǒng)的總線拓撲結(jié)構(gòu)如圖2所示。

CAN總線使用屏蔽雙絞線，屏蔽層直接與汽車底盤的電瓶的負端連接。在總線的主干兩端需要連接120歐姆的終端電阻。

2.2 連接器

有兩類連接器，九芯的連接器用于診斷接口，三芯的連接器用于控制器、終端電阻等，如圖3所示。

正常狀態(tài)下，當Q～N—H和CAN-L均為2.5V左右，表示邏輯l，稱為隱性，當CAN-H=3.5VCAN-L=1.5V時，稱為顯性，表示邏輯0。

2.3 傳遞的主要數(shù)據(jù)信息網(wǎng)

艾里遜傳動箱的控制器(Commercial ElectronicControl 2,CEC2)與發(fā)動機、儀表之間主要進行一些廣播信息和接收數(shù)據(jù)。