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          現(xiàn)場總線技術(shù)與軍用工程機械裝備智能化

          作者: 時間:2013-03-07 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
          1 、信息化體系

          是指:裝備系統(tǒng)可以自動地完成對自身狀態(tài)的調(diào)節(jié)、控制、監(jiān)控與診斷,還可以及時地對外部指令作出響應(yīng),并完成一系列的指令動作;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)、動態(tài)參數(shù)變成數(shù)字信號傳遞出去,使得其它系統(tǒng)可以共享該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以完成對裝備系統(tǒng)的檢測與控制。圖1為典型的軍用工程機械裝備智能信息化體系的示意圖。

          我們可以看到,智能信息化軍用工程機械裝備由兩大部分構(gòu)成:軍用工程機械裝備本身和外部資源。軍用工程機械裝備內(nèi)部通過電子監(jiān)控、自動控制和故障診斷系統(tǒng)完成對自身的控制、監(jiān)視和檢測。利用GPS設(shè)備實現(xiàn)定位,使用通訊接口可以方便地與外部資源連接。外部資源可以是筆記本電腦和手持電腦等便攜式設(shè)備,以在裝備現(xiàn)場完成對裝備系統(tǒng)的控制、監(jiān)視、性能測試與故障診斷。使用軍用電話線、民用電話線接入Internet、無線網(wǎng)絡(luò)等遠程通訊設(shè)備與裝備的通訊接口連接,實現(xiàn)裝備系統(tǒng)與遠程計算機系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng),達到信息共享和遠程支持。

          2 在智能信息化軍用工程機械裝備中的應(yīng)用

          2.1 現(xiàn)場總線類型的選取

          是指把單個分散的測量控制設(shè)備變成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點,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)。

          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)字計算和數(shù)字通訊的能力,采用可進行簡單連接的雙絞線等作為總線,把多個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)場的多個微機化測量控制設(shè)備之間以及現(xiàn)場儀表與遠程監(jiān)控計算機之間,實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息交換,形成各種適應(yīng)實際要求的自動控制系統(tǒng)。

          20世紀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,分別是基金會現(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。現(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、樓宇自動化、遠程抄表、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)中長時間、可靠地穩(wěn)定工作。軍用工程機械裝備在運行過程中,發(fā)動機點火系統(tǒng)產(chǎn)生的高頻電磁干擾非常強烈,因此選用的現(xiàn)場總線應(yīng)該能抗強電磁干擾,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)有完善的校驗措施,保證數(shù)據(jù)出錯率低。軍用工程機械裝備在工作過程中尤其是控制過程中如發(fā)動機的定時注油控制、加速、制動控制(ASC)以及復(fù)雜的抗鎖定制動系統(tǒng)(ABS)等這些控制都需要檢測及交換大量的數(shù)據(jù),即多個接點同時向總線發(fā)送信息,要求總線沖突的仲裁時間短,且在網(wǎng)絡(luò)負載很重時,要求不會出現(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械裝備系統(tǒng)

          圖2給出了一個由CAN總線組網(wǎng)的功能較為完備的智能信息化軍用工程機械裝備系統(tǒng)圖。該系統(tǒng)由5臺嵌入式計算機系統(tǒng)、1臺電源管理系統(tǒng)、8個嵌入式控制器、1個行駛信息管理器、1個故障診斷掃描儀、1個電子監(jiān)控器和多個嵌入式智能傳感器組成。嵌入式系統(tǒng)間通過兩級CAN總線連接,實現(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,實現(xiàn)了軍用工程機械裝備系統(tǒng)嵌入式設(shè)備的通訊與供電。

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