CAN總線在中央空調控制系統(tǒng)中的應用

中央空調控制系統(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，多個空調風機位于不同樓層，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。現(xiàn)場總線技術是在二十世紀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。它集數(shù)字通信、智能儀表、微機技術、網(wǎng)絡技術于一身，從根本上突破了傳統(tǒng)?quot;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"提供了技術保證。

現(xiàn)場總線的通信協(xié)議結構是根據(jù)國際標準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總線標準采用多主方式，網(wǎng)絡上任何節(jié)點均可主動向其它節(jié)點發(fā)送信息，網(wǎng)絡節(jié)點可按系統(tǒng)實時性要求分成不同的優(yōu)先級。數(shù)據(jù)鏈路層采用短幀結構，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總線標準支持全雙工通信，傳輸介質采用雙絞線和光纖，傳輸速率可達1Mbps，節(jié)點數(shù)可達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 中央空調控制系統(tǒng)的整體構成
中央空調控制系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示。

圖中，上位機采用IBM-PC兼容機，負責系統(tǒng)數(shù)據(jù)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，負責本單元內(nèi)空調風機機組的現(xiàn)場數(shù)據(jù)檢測以及工作狀態(tài)的控制等。單元控制器內(nèi)的CAN總線控制器SJA1000負責接收來自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：各單元控制器對本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)議標準發(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)軟件預先設定的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風機機組進行實時控制。若脫離上位機，單元控制器將根據(jù)軟件設定的控制參數(shù)直接對空調風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 硬件設計

系統(tǒng)硬件主要包括智能CAN總線通信適配卡和單元控制器。圖2為智能CAN總線通信適配卡的原理框圖。