現場總線技術與軍用工程機械裝備智能化
加入技術交流群
軍用工程機械裝備智能化是指：裝備系統(tǒng)可以自動地完成對自身狀態(tài)的調節(jié)、控制、監(jiān)控與診斷，還可以及時地對外部指令作出響應，并完成一系列的指令動作；軍用工程機械裝備信息化是指：通過特定的方式將裝備系統(tǒng)的靜態(tài)參數、動態(tài)參數變成數字信號傳遞出去，使得其它系統(tǒng)可以共享該系統(tǒng)的數據以完成對裝備系統(tǒng)的檢測與控制。圖1為典型的軍用工程機械裝備智能信息化體系的示意圖。
2 現場總線技術在智能信息化軍用工程機械裝備中的應用
2．1 現場總線類型的選取
現場總線技術是指把單個分散的測量控制設備變成網絡節(jié)點，以現場總線為紐帶，把它們連接成可以相互溝通訊息、共同完成自控任務的網絡系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。
現場總線技術通過將專用微處理器置入傳統(tǒng)的測量控制儀表，使測控儀表各自具有了數字計算和數字通訊的能力，采用可進行簡單連接的雙絞線等作為總線，把多個測量控制儀表連接成網絡系統(tǒng)，并按公開、規(guī)范的通訊協議，在位于現場的多個微機化測量控制設備之間以及現場儀表與遠程監(jiān)控計算機之間，實現數據傳輸與信息交換，形成各種適應實際要求的自動控制系統(tǒng)。
20世紀80年代中期現場總線技術開始在國際上發(fā)展起來。從80年代末以來，有幾種現場總線技術已逐漸形成影響并在一些特定的應用領域顯示了自己的優(yōu)勢，分別是基金會現場總線、LonWorks現場總線、PROFIBUS總線、CAN總線以及HART通訊協議。近年來，WorldFIP、DeviceNet、ControlNet、M-bus、Mod-bus、LIN等現場總線發(fā)展也很迅速?，F在，現場總線的應用已經從傳統(tǒng)的工業(yè)現場覆蓋到汽車控制、樓宇自動化、遠程抄表、智能交通系統(tǒng)（ITS）等的方方面面。
智能信息化的軍用工程機械裝備系統(tǒng)中現場總線類型的選取首先要考慮選用的現場總線能否在裝備系統(tǒng)中長時間、可靠地穩(wěn)定工作。軍用工程機械裝備在運行過程中，發(fā)動機點火系統(tǒng)產生的高頻電磁干擾非常強烈，因此選用的現場總線應該能抗強電磁干擾，總線通訊采用短幀結構使得每幀數據傳輸的時間短，受干擾的概率大大降低；總線系統(tǒng)還應有完善的校驗措施，保證數據出錯率低。軍用工程機械裝備在工作過程中尤其是控制過程中如發(fā)動機的定時注油控制、加速、制動控制（ASC）以及復雜的抗鎖定制動系統(tǒng)（ABS）等這些控制都需要檢測及交換大量的數據，即多個接點同時向總線發(fā)送信息，要求總線沖突的仲裁時間短，且在網絡負載很重時，要求不會出現網絡癱瘓（Ethernet有可能）的情況。綜合以上因素，智能信息化的軍用工程機械裝備系統(tǒng)中我們選用CAN總線（Controller Area Network）即控制器局域網絡，作為系統(tǒng)的現場總線。
2．2 由CAN總線組網的智能信息化軍用工程機械裝備系統(tǒng)
圖2給出了一個由CAN總線組網的功能較為完備的智能信息化軍用工程機械裝備系統(tǒng)圖。該系統(tǒng)由5臺嵌入式計算機系統(tǒng)、1臺電源管理系統(tǒng)、8個嵌入式控制器、1個行駛信息管理器、1個故障診斷掃描儀、1個電子監(jiān)控器和多個嵌入式智能傳感器組成。嵌入式系統(tǒng)間通過兩級CAN總線連接，實現數據與控制指令的交換。系統(tǒng)的電源使用專用汽車電源系統(tǒng)，可以穩(wěn)定地輸出12 V、5 V電壓，電源系統(tǒng)實現與外界5 000 V的DC-DC隔離，避免了裝備系統(tǒng)受其他電氣系統(tǒng)的干擾。裝備系統(tǒng)中電源線與CAN雙絞線一同布線，實現了軍用工程機械裝備系統(tǒng)嵌入式設備的通訊與供電。
評論