基于CAN現(xiàn)場總線的分布式柴油發(fā)動機測試系統(tǒng)

　　1. 引言

　　許多現(xiàn)在正在使用的柴油發(fā)動機測試平臺都是通過儀表讀數(shù)來分析、判斷一臺柴油發(fā)動機測試時的工作狀態(tài)，不僅效率低、精度差，而且綜合分析判斷能力有限。為了能夠更加全面、直觀地了解柴油發(fā)動機測試過程，迅速發(fā)現(xiàn)并排除故障隱患，使測試操作人員提高分析判斷能力，結(jié)合企業(yè)技術改造，我們開發(fā)了基于CAN現(xiàn)場總線的柴油發(fā)動機測試系統(tǒng)，實現(xiàn)了同時對多臺柴油發(fā)動機測試過程的監(jiān)控與測試。

　　2. 測試系統(tǒng)結(jié)構組成

　　根據(jù)柴油發(fā)動機的測試要求，本系統(tǒng)主要完成對柴油發(fā)動機測試過程中各種傳感信號的處理以及柴油機工況數(shù)據(jù)的采集，并將數(shù)據(jù)通過CAN總線送上位機，要求處理16路模擬信號、16路I/O信號。采集的參數(shù)主要有：機油壓力和溫度、冷卻水溫度、進排氣溫度、燃油液位、啟動蓄電池電壓、轉(zhuǎn)速等。

　　柴油發(fā)動機測試系統(tǒng)的關鍵是引入了CAN總線技術，形成基于CAN總線的分布式測控體系模型，由于CAN總線作為現(xiàn)場總線的類型之一，屬于開放式底層控制網(wǎng)絡，是應用于生產(chǎn)現(xiàn)場、在微機化測量控制設備之間實現(xiàn)雙向串行多節(jié)點數(shù)字通信的系統(tǒng)，因此基于CAN總線的分布式測控系統(tǒng)是開放式的，而不是封閉和專用的。這種測試系統(tǒng)將監(jiān)控功能分散到每個試車臺，每個試車臺均由一個CAN智能節(jié)點完成監(jiān)控任務。每個CAN總線節(jié)點的組成是相同的，都包括：主控單元、CAN總線通信管理單元、數(shù)據(jù)采集與處理單元等。各節(jié)點通過CAN總線與上位機相連，通過總線完成彼此間的通信。

　　3. 測試系統(tǒng)硬件設計

　　柴油發(fā)動機測試系統(tǒng)采用兩級分布式結(jié)構。上位機采用PC機，在上位機的PCI總線插槽中安裝了PC-CAN總線適配卡，這樣就可以通過CAN總線將上、下位機聯(lián)系在一起構成控制網(wǎng)絡。下位機控制器采用單片機AT89C51和CAN總線控制器SJA1000共同組成的智能節(jié)點，它們直接對各現(xiàn)場設備(如：傳感器、繼電器、電機等進行控制，采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并根據(jù)接收到的命令或者主動將數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN總線。

　　通過事先設置驗收碼和驗收屏蔽碼可以控制智能節(jié)點從總線上接收哪些數(shù)據(jù)或命令。如果某些數(shù)據(jù)需要進一步復雜的處理(如動態(tài)顯示)，則上位計算機可以從總線上接收數(shù)據(jù)。當上位機需要對某個節(jié)點施加控制動作時，可以采用點對點方式與該節(jié)點通訊，而當它要同時對所有節(jié)點施加控制動作時，可以采用廣播方式將命令發(fā)送到總線。這樣當系統(tǒng)正常運行時完全可以沒有上位機的參與，大大減少了數(shù)據(jù)的傳輸量，同時提高了系統(tǒng)的實時性和可靠性。

　　柴油發(fā)動機測試系統(tǒng)的硬件設計主要涉及上位機中的PC-CAN適配卡以及下位機CAN智能節(jié)點。這里重點分析CAN智能節(jié)點的結(jié)構組成。

　　在圖2CAN智能節(jié)點中，核心器件是CAN總線控制器SJA1000、CAN總線驅(qū)動器82C250以及單片機AT89C51。AT89C51主要有兩方面的任務：一是負責對CAN控制器SJA1000的初始化，并通過控制SJA1000實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等通信任務;二是負責對現(xiàn)場信號的采集以及對現(xiàn)場設備的控制。