現(xiàn)場總線技術(shù)與軍用工程機(jī)械裝備智能化
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軍用工程機(jī)械裝備智能化是指：裝備系統(tǒng)可以自動(dòng)地完成對(duì)自身狀態(tài)的調(diào)節(jié)、控制、監(jiān)控與診斷，還可以及時(shí)地對(duì)外部指令作出響應(yīng)，并完成一系列的指令動(dòng)作；軍用工程機(jī)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(shù)、動(dòng)態(tài)參數(shù)變成數(shù)字信號(hào)傳遞出去，使得其它系統(tǒng)可以共享該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以完成對(duì)裝備系統(tǒng)的檢測與控制。圖1為典型的軍用工程機(jī)械裝備智能信息化體系的示意圖。
2 現(xiàn)場總線技術(shù)在智能信息化軍用工程機(jī)械裝備中的應(yīng)用
2．1 現(xiàn)場總線類型的選取
現(xiàn)場總線技術(shù)是指把單個(gè)分散的測量控制設(shè)備變成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，以現(xiàn)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(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。
現(xiàn)場總線技術(shù)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(shù)字計(jì)算和數(shù)字通訊的能力，采用可進(jìn)行簡單連接的雙絞線等作為總線，把多個(gè)測量控制儀表連接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并按公開、規(guī)范的通訊協(xié)議，在位于現(xiàn)場的多個(gè)微機(jī)化測量控制設(shè)備之間以及現(xiàn)場儀表與遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息交換，形成各種適應(yīng)實(shí)際要求的自動(dòng)控制系統(tǒng)。
20世紀(jì)80年代中期現(xiàn)場總線技術(shù)開始在國際上發(fā)展起來。從80年代末以來，有幾種現(xiàn)場總線技術(shù)已逐漸形成影響并在一些特定的應(yīng)用領(lǐng)域顯示了自己的優(yōu)勢(shì)，分別是基金會(huì)現(xiàn)場總線、LonWorks現(xiàn)場總線、PROFIBUS總線、CAN總線以及HART通訊協(xié)議。近年來，WorldFIP、DeviceNet、ControlNet、M-bus、Mod-bus、LIN等現(xiàn)場總線發(fā)展也很迅速?，F(xiàn)在，現(xiàn)場總線的應(yīng)用已經(jīng)從傳統(tǒng)的工業(yè)現(xiàn)場覆蓋到汽車控制、樓宇自動(dòng)化、遠(yuǎn)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(jī)械裝備系統(tǒng)中現(xiàn)場總線類型的選取首先要考慮選用的現(xiàn)場總線能否在裝備系統(tǒng)中長時(shí)間、可靠地穩(wěn)定工作。軍用工程機(jī)械裝備在運(yùn)行過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)產(chǎn)生的高頻電磁干擾非常強(qiáng)烈，因此選用的現(xiàn)場總線應(yīng)該能抗強(qiáng)電磁干擾，總線通訊采用短幀結(jié)構(gòu)使得每幀數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間短，受干擾的概率大大降低；總線系統(tǒng)還應(yīng)有完善的校驗(yàn)措施，保證數(shù)據(jù)出錯(cuò)率低。軍用工程機(jī)械裝備在工作過程中尤其是控制過程中如發(fā)動(dòng)機(jī)的定時(shí)注油控制、加速、制動(dòng)控制（ASC）以及復(fù)雜的抗鎖定制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）等這些控制都需要檢測及交換大量的數(shù)據(jù)，即多個(gè)接點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送信息，要求總線沖突的仲裁時(shí)間短，且在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重時(shí)，要求不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)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(jī)械裝備系統(tǒng)中我們選用CAN總線（Controller Area Network）即控制器局域網(wǎng)絡(luò)，作為系統(tǒng)的現(xiàn)場總線。
2．2 由CAN總線組網(wǎng)的智能信息化軍用工程機(jī)械裝備系統(tǒng)
圖2給出了一個(gè)由CAN總線組網(wǎng)的功能較為完備的智能信息化軍用工程機(jī)械裝備系統(tǒng)圖。該系統(tǒng)由5臺(tái)嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、1臺(tái)電源管理系統(tǒng)、8個(gè)嵌入式控制器、1個(gè)行駛信息管理器、1個(gè)故障診斷掃描儀、1個(gè)電子監(jiān)控器和多個(gè)嵌入式智能傳感器組成。嵌入式系統(tǒng)間通過兩級(jí)CAN總線連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)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(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)了軍用工程機(jī)械裝備系統(tǒng)嵌入式設(shè)備的通訊與供電。
評(píng)論