CAN總線在中央空調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

中央空調(diào)控制系統(tǒng)是智能建筑中不可缺少的組成部分。傳統(tǒng)的控制方法是采用DDC(直接數(shù)字控制器)方式，將各個(gè)溫度、濕度檢測點(diǎn)和控制點(diǎn)連接到一臺(tái)或多臺(tái)DDC上，實(shí)行多點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。由于現(xiàn)代智能建筑樓層較多，多個(gè)空調(diào)風(fēng)機(jī)位于不同樓層，溫、濕度檢測點(diǎn)分布于各個(gè)房間，采用DDC方式進(jìn)行控制具有引線過長、施工不便、系統(tǒng)通信的實(shí)時(shí)性和可靠性不高等缺點(diǎn)。

在各種通信方式中，面向工業(yè)控制的現(xiàn)場總線技術(shù)是目前解決工業(yè)控制現(xiàn)場數(shù)據(jù)通信問題的最佳方案。現(xiàn)場總線技術(shù)是在二十世紀(jì)80年代后期發(fā)展起來的一種先進(jìn)的現(xiàn)場工業(yè)控制技術(shù)。它集數(shù)字通信、智能儀表、微機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一身，從根本上突破了傳統(tǒng)?quot;點(diǎn)對點(diǎn)"式的模擬信號(hào)或數(shù)字－模擬信號(hào)控制的局限性，為真正的"分散式控制，集中式管理"提供了技術(shù)保證。

現(xiàn)場總線的通信協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織提供的開放系統(tǒng)互連模型(ISO/OSI)來制定的。本系統(tǒng)所采用的CAN總線是最早在我國得到應(yīng)用的現(xiàn)場總線之一，它采用ISO/OSI七層框架中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。CAN總線標(biāo)準(zhǔn)采用多主方式，網(wǎng)絡(luò)上任何節(jié)點(diǎn)均可主動(dòng)向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可按系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求分成不同的優(yōu)先級。數(shù)據(jù)鏈路層采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀為8個(gè)字節(jié)，易于糾錯(cuò)。發(fā)送期間丟失仲裁或出錯(cuò)的幀可自動(dòng)重新發(fā)送，故障節(jié)點(diǎn)可自動(dòng)脫離總線。CAN總線標(biāo)準(zhǔn)支持全雙工通信，傳輸介質(zhì)采用雙絞線和光纖，傳輸速率可達(dá)1Mbps，節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá)110個(gè)。其最大特點(diǎn)是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，而代之以對通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼。其容錯(cuò)能力和抗干擾能力強(qiáng)，傳輸安全性高。

1 中央空調(diào)控制系統(tǒng)的整體構(gòu)成
中央空調(diào)控制系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示。

圖中，上位機(jī)采用IBM-PC兼容機(jī)，負(fù)責(zé)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的接收與管理、控制命令的發(fā)送、系統(tǒng)工作過程的實(shí)時(shí)顯示等。各單元控制器作為下位機(jī)，采用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51單片機(jī)作為微處理器，負(fù)責(zé)本單元內(nèi)空調(diào)風(fēng)機(jī)機(jī)組的現(xiàn)場數(shù)據(jù)檢測以及工作狀態(tài)的控制等。單元控制器內(nèi)的CAN總線控制器SJA1000負(fù)責(zé)接收來自CAN總線的數(shù)據(jù)以及通過CAN總線向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。上位機(jī)通過插在PC總線擴(kuò)展槽內(nèi)的智能CAN總線通信適配卡連接CAN總線

并通過CAN總線與各單元控制器相連接。單元控制器也可以脫離上位機(jī)，直接進(jìn)行現(xiàn)場手動(dòng)控制。

系統(tǒng)的工作原理為：各單元控制器對本單元的各檢測點(diǎn)進(jìn)行巡回檢測，將檢測數(shù)據(jù)按照CAN總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)發(fā)送給上位機(jī)；上位機(jī)通過智能CAN總線通信適配卡接收各單元控制器上傳的數(shù)據(jù)，根據(jù)操作者的指令或系統(tǒng)軟件預(yù)先設(shè)定的控制程序向各單元控制器發(fā)送控制命令，由單元控制器對各空調(diào)風(fēng)機(jī)機(jī)組進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。若脫離上位機(jī)，單元控制器將根據(jù)軟件設(shè)定的控制參數(shù)直接對空調(diào)風(fēng)機(jī)機(jī)組進(jìn)行自動(dòng)控制。操作者可通過單元控制器上的小鍵盤對控制參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場修改。

2 硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件主要包括智能CAN總線通信適配卡和單元控制器。圖2為智能CAN總線通信適配卡的原理框圖。