基于现场总线技术的智能控制网络制造技术

本发明专利技术公开了一种基于现场总线技术的智能控制网络，包括CAN控制器和CAN终端节点，其特征在于所述CAN总线控制器与CAN终端节点之间采用CAN总线协议进行通讯，所述CAN终端节点之间采用CAN总线协议进行通讯。本发明专利技术的基于现场总线技术的智能控制网络，通过简单统一的CAN总线方式，实现了长距离，高实时性，低故障率，可扩展性强，稳定可靠，适用面广的控制系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种智能控制网络，尤其涉及基于现场总线技术的智能控制网络。
技术介绍
CAN是ISO标准化的串行通信协议，CAN现场总线技术以其通信速率高、抗干扰能力强、通信距离长(可达千米以上)、通信稳定、成本较低等诸多技术优势广泛应用于汽车电子控制系统、工业船舶自动化、医疗和工业设备等方面。随着技术的完善，愈发广泛的应用在工业控制现场。CAN总线是一种多主从总线系统，网络上任意节点可在任一时刻主动向网上其他节点发送信息，不分主从，便于构建分布式控制系统。通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤，通信速率可达1Mbps。目前已经出现了多种智能控制系统，如智能家居电源控制、CAN总线控制的电源开关、住宅智能化控制装置等，广泛应用了 CAN总线。CN201020219542. 5公开了一种智能家居电源控制器，如附图1所示的结构，其涉及一种通过本地控制模块和远程控制控技术，使用通用控制器实现远程家电、设备无线控制。红外遥控装置接口控制家庭电源以及家用电器的工作状态的控制器，嵌入式微处理器接本地控制模块、远程控制接口、电源管理单元和执行器装置。本地控制模块为红外收发器组成。远程控制接口有Zigbee无线接口和CAN总线接口。执行装置的数字功率开关的受控制的输出引脚与交流电源的火线相连，输出端接家庭电源、电器的电源插座。该技术通过本地控制模块和远程控制接口控制家庭电源以及家用电器的工作状态，满足用户在任意时间、任意地点、任意状态下控制家中电源与电器工作状态的需求。然而需要注意到，该申请公开的系统只能控制有限个数字功率开关，仅能实现控制器控制强电开关，进而实现设备的启停功能；只能由主控制器集中读取状态和发送控制指令；粗略提供CAN接口与Zigbee无线通信接口，不涉及控制器之间通信网络协议的设计和实现；不涉及上位机通信控制原则；红外控制接口功能单一，不能适应各个种类，多种型号设备，并且该申请公开的技术开关使用数字功率开关，发热量大，成本高，而且关断不可靠，有漏电流。同时需要注意到该技术所能实现的控制网络构建固定，无法实现实时挂载。CN200720139203.4公开了一种CAN总线控制的电源开关，如附图2所示，包括有固态继电器、CAN节点、CAN节点电源模块及辅助电路组成。基于Can总线技术，上位机可以通过双绞线控制电源开关，实现电源的开通和关断控制，并且本身电源的开关状态可以通过CAN总线反馈给上位机。该电源开关所有组件均固化在一个结构紧凑的一体化模块内， 构成独立完整的带CAN总线控制接口的电源开关。然而，该申请所公开的技术使用固态继电器，会产生漏电流，压降大，温升高，产品可靠性低；所使用的MCU、CAN控制器、收发器等均为独立部件，会增加成本，降低可靠性，增大产品体积和功耗。所使用的独立完整的电源开关意味着扩展性差，功能单一，应用范围小。完全封装对于长时间使用的电源开关来说散热等问题较大，故障率升高。总体来说该技术集中于单个节点的开关控制应用，功能简单，适用面窄。 CN01246833. 9公开了一种住宅智能化控制装置，如图3所示，是一种用于住宅安保和智能监控的智能装置。该装置主要解决住宅的监控报警，“三表”远端抄报，遥控住宅电气的综合智能化控制问题。整个装置包括住宅控制主机，门禁控制器，手持式遥控器，家用电器开关控制器，家用电器遥控控制器，无线门磁传感器，无线探头适配器等七个部分。主机对外分别连接电话线和小区管理数据总线，对内分别连接室内各种控制器和传感器，进行监视报警，仪表抄报，电器遥控。主机设有电话线、CAN总线、内部RS232、探头和无线电多个接口。既有有线连接通道，又有无线连接通道，既有电话线接口用于大区制联网，又有现场总线接口用于小区联网。然而该申请公开的技术方案存在下述缺陷1、接口数量多，不利信号统一传递，软硬件成本都有大幅提升；2、整个属于主从结构，信号的读取，处理，以及命令的发送都是由中心控制器完成，出错概率大，系统瘫痪可能性高，并且对于实时性请求无法及时处理。3、电源模块处理简单，不利于稳定供电，故障率高。4、系统庞大复杂，不利于维护和扩展。5、未涉及上层协议的设计和使用。综合上述可以看到，已有的控制系统，对于CAN总线技术应用于工业现场与家居自动化控制，现有技术主要集中于单个开关节点的实现，未涉及各个节点间的逻辑控制协议以及与上位机交互的实现方式。对于智能家居应用来说，仅控制电源的开关显然不是未来生活方式的理想状态，对于舒适可靠的操作方式，多样而且兼容性好的终端操作的实现急需通过技术攻关方能实现。而对于工业现场，智能楼宇控制网络等，安全可靠的通信和控制，稳定多样的操作方式则是最需要关注的问题。本专利技术公开的技术方案，通过简单统一的总线方式，实现长距离，高实时性，低故障率，可扩展性强，稳定可靠，适用面广的控制系统。
技术实现思路
本专利技术公开了基于现场总线技术的智能控制网络，针对现有基于总线结构的智能控制系统所存在的问题，提供了一种全面的，扩展性强的解决方案，满足用户随时随地对系统进行操作与监控，并且拥有出色的操作感受。本专利技术公开的基于现场总线技术的智能控制网络，包括CAN控制器和CAN终端节点，其特征在于所述所述CAN终端节点之间采用CAN总线协议进行通讯，CAN控制器与CAN 终端节点之间采用CAN总线协议进行通讯。本专利技术中，使用了 CAN总线协议实现CAN节点之间的通信，在此基础上，本专利技术还进一步的通过上层协议规范节点间的识别和优先级，实现节点间信息通信，并通过与总机协商的方式实现系统节点的实时挂载，完成系统波特率的制定。所述上层协议对数据按照规则进行打包，传递，并从CAN的每一原始帧(CAN的基本通信单元)中提取出传递的信息， 并判断传递过程中是否因为受到干扰而出错，并最终得到完整的，可用的数据，从而实现数据通信。从而实现了更准确的信息识别和定义，用以在CAN网络中，以及CAN网络与上位机进行通信，在大数据量，多节点网络中实现节点间的识别和优先级的确认，实现节点间信息通信，并通过与总机协商的方式实现系统节点的实时挂载，并完成系统波特率的制定。通过采用上层协议进行通信，进一步的保证了智能控制系统的数据能在总线上进行准确无误， 可靠，及时的传递并被理解。 对于本领域技术人员而言，也可以采用其它一些现场总线协议实现节点之间的通讯，例如 RS485、Profibus, X-10、CEBus, EIB、ApBus, I2C、SPI、Lonffork, HART、FF、Zigbee 等，上述现场总线协议是广为周知的，其所代表的
技术实现思路
均可从已公开的技术标准中获悉，诸如此类的技术概念、
技术实现思路
、实现方法是本领域技术人员可以获知和实现的。采用此类总线协议替代本专利技术所述的CAN总线协议实现终端节点间的通信是本领域技术人员容易想到的等同替换，依旧属于本专利技术的保护范围。然而对于本专利技术而言，采用CAN总线协议是最优的。在本专利技术中，所述CAN控制器集成于MCU内部，CAN控制器通过CAN收发器芯片实现CAN终端节点与总线的通信。本专利技术中的CAN总线通信可以通过多种单片机实现，包括 STC系列产品，PIC系列产品、AVR系列产品、ATM系列产品等均为本领域广泛使用的，其中有集成CAN总线控制器的芯片本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．基于现场总线技术的智能控制网络，包括ＣＡＮ控制器和ＣＡＮ终端节点，其特征在于所述ＣＡＮ终端节点之间采用ＣＡＮ总线协议进行通讯，所述ＣＡＮ控制器与ＣＡＮ终端节点之间采用ＣＡＮ总线协议进行通讯。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚光，田川，
申请(专利权)人：张亚光，田川，
类型：发明
国别省市：87