隨著我國高產(chǎn)高效礦井的建設(shè)，煤礦井下膠帶輸送機(jī)（以下簡稱膠帶機(jī)）正朝著長距離、大運(yùn)量、高速度方向發(fā)展，膠帶機(jī)處在井下惡劣環(huán)境條件下，運(yùn)行空間粉塵大、濕度高，含有易燃易爆氣體，其沿線的潛在事故及危險(xiǎn)點(diǎn)很多。長達(dá)數(shù)公里的膠帶機(jī)在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、制動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，各電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的協(xié)調(diào)，各點(diǎn)狀態(tài)的檢測(cè)以及信號(hào)的傳送和控制等，都存在一定的技術(shù)復(fù)雜性和特殊的控制要求。目前，我國煤礦使用的膠帶機(jī)控制系統(tǒng)在膠帶機(jī)運(yùn)行的可靠性、安全性等方面都有較大的提高，多種檢測(cè)、控制、保護(hù)方法已應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)、液力偶合器、減速器和輸送帶運(yùn)行系統(tǒng)。然而這些系統(tǒng)往往是相互獨(dú)立的，沒有實(shí)現(xiàn)更高程度的系統(tǒng)集成和信息共享，而且故障檢測(cè)系統(tǒng)誤報(bào)率高。為了使膠帶輸送機(jī)能更可靠、更安全的運(yùn)行，迫切需要將輸送機(jī)的控制、信號(hào)檢測(cè)、保護(hù)等多個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)合為一體。煤礦膠帶輸送機(jī)智能控制保護(hù)系統(tǒng)就是將輸送機(jī)中的多個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)通過CAN總線連接成一個(gè)分布式的集控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了原各獨(dú)立系統(tǒng)之間的信息共享和多系統(tǒng)的協(xié)同控制。
1、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
    由于工作面到采區(qū)煤倉距離較長，有時(shí)輸送機(jī)多達(dá)10臺(tái)以上，整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)中的各臺(tái)輸送機(jī)既要能單獨(dú)控制，又要能全部集中控制。在如此長的距離內(nèi)．CAN總線控制網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)分布式的控制系統(tǒng)，各種智能控制、檢測(cè)信號(hào)的采集、保護(hù)動(dòng)作都要分布到傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)所在現(xiàn)場(chǎng)，CAN總線的各個(gè)智能節(jié)點(diǎn)都具有CAN總線接口掛接到CAN總線上。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2、CAN總線智能節(jié)點(diǎn)接口電路設(shè)計(jì)
    CAN總線智能節(jié)點(diǎn)硬件電路原理圖如圖2所示。從圖中可以看出電路主要由三部分構(gòu)成：獨(dú)立CAN通信控制器SJA1000、CAN總線收發(fā)器82C250和微處理器89S52。SJA1000是一種獨(dú)立CAN控制器，具有BasicCAN和PeliCAN兩種工作方式，PeliCAN工作方式支持具有很多新特性的CAN 2.OB協(xié)議。微處理器89S52負(fù)責(zé)SJA1000的初始化，通過控制SJA1000實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等通信任務(wù)。
    SJA1000的ADO~AD7連接到89S52的Pr0口，CS一連接到通過譯碼電路輸出的片選信號(hào)CS_SJA1000，CPU通過這個(gè)地址可對(duì)SJA1000執(zhí)行相應(yīng)的讀寫操作。SJA1000的RD，WR分別與89S52的對(duì)應(yīng)引腳相連，INT接89S52的INT1，89S52也可通過中斷方式訪問SJA1000。ALE管腳外接獨(dú)立的時(shí)鐘電路。
    為了增強(qiáng)CAN總線節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力，SJA1000的TXO和RXO并不是直接與82C250的ⅨD和RXD相連，而是通過高速光耦6N136后與82C250相連，這樣就很好地實(shí)現(xiàn)了總線上各CAN節(jié)點(diǎn)間的電氣隔離。不過應(yīng)該特別說明的一點(diǎn)是光耦部分電路所采用的兩個(gè)電源VCC和VDD必須完全隔離，否則采用光耦也就失去了意義。
    82C250與CAN總線的接口部分也采用了一定的安全和抗干擾措施。82C250的CANH和CANL引腳各自通過一個(gè)5Ω的電阻與CAN總線相連，電阻可起到一定的限流作用保護(hù)82C250免受過流的沖擊。CANH和CANL與地之間并聯(lián)了兩個(gè)30P的小電容，可以起到濾除總線上的高頻干擾和一定的防電磁輻射的能力。另外在兩根CAN總線接入端與地之間分別反接了一個(gè)保護(hù)二極管。當(dāng)CAN總線有較高的負(fù)電壓時(shí)，通過二極管的短路可起到一定的過壓保護(hù)作用。82C250的Rs腳上接有一個(gè)斜率電阻，電阻大小可根據(jù)總線通訊速度適當(dāng)調(diào)整，一般在16kfl~140kQ之間。
3、CAN總線智能節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)
    CAN總線智能節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)主要包括：CAN總線的初始化、報(bào)文的接收、報(bào)文的發(fā)送。完成這三個(gè)部分的編程，就能實(shí)現(xiàn)CAN總線一般的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。如果要想使通信更可靠，就必須了解CAN總線的錯(cuò)誤處理、總線脫離處理、接收濾波處理、波特率參數(shù)設(shè)置和自動(dòng)檢測(cè)以及CAN總線通信距離和節(jié)點(diǎn)數(shù)的計(jì)算等方面的詳細(xì)內(nèi)容。
    SJA1000的初始化只有在復(fù)位模式下才可以進(jìn)行，初始化主要包括工作方式的設(shè)置、接收濾波方式的設(shè)置、接收屏蔽寄存器(AMR)和接收代碼寄存器(ACR)的設(shè)置、波特率參數(shù)設(shè)置和中斷允許寄存器(IER)的設(shè)置等。在完成SJA1000的初始化設(shè)置以后，SJA1000就可以回到工作狀態(tài)進(jìn)行正常的通信任務(wù)。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，用戶只需將待發(fā)送的數(shù)據(jù)按特定的格式組合成一幀報(bào)文，送入SJA1000發(fā)送緩存區(qū)中，然后啟動(dòng)SJA1000發(fā)送即可，但在發(fā)送前，要先判斷是否處于接收狀態(tài)、上次發(fā)送是否完成、發(fā)送緩存區(qū)是否鎖定等一系列狀態(tài)。發(fā)送程序分為遠(yuǎn)程幀和數(shù)據(jù)幀兩種。報(bào)文的接收主要有兩種方式：中斷接收方式和查詢方式。兩種接收方式的編程思路基本相同，但在接收程序中要對(duì)總線脫離、錯(cuò)誤報(bào)警、接收溢出等情況進(jìn)行處理。初始化程序流程如圖3所示。
4、結(jié)語
    使用CAN總線建立的現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)可靠性高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)，能夠適應(yīng)煤礦并下復(fù)雜環(huán)境。在此基礎(chǔ)上將膠帶輸送機(jī)的多個(gè)獨(dú)立控制、檢測(cè)、保護(hù)系統(tǒng)聯(lián)系起來，達(dá)到了信息的共享，可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，簡化了現(xiàn)場(chǎng)人員的操作，消除了很多不確定因素造成事故的隱患，現(xiàn)場(chǎng)使用效果很好。文中介紹的CAN總線電路和軟件的設(shè)計(jì)方法具有一定的普遍性，便于借鑒。