基于CAN總線的火災(zāi)報警(聯(lián)動)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計

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1、基于CAN總線的火災(zāi)報警(聯(lián)動)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計李紅莉胡生清合肥工業(yè)大學(xué)儀器儀表學(xué)院楊偉合肥發(fā)電廠康寧消防工程公司摘要：本文提出了一種新的基于CAN總線的火災(zāi)報警(聯(lián)動)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并給出了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、硬件及軟件設(shè)計方案，拘建出奎新智能欠災(zāi)報警(聯(lián)動)系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性，也為工程設(shè)計施工提供了方便。關(guān)鍵詞：火災(zāi)報警(聯(lián)動)系統(tǒng)CAN總線智能控制1前言火災(zāi)自動報警系統(tǒng)是樓宇自動化的一個主要構(gòu)成系統(tǒng)。其設(shè)置目的是為了防止和減少火災(zāi)危害．保護(hù)人身和財產(chǎn)安全。目前國內(nèi)外先進(jìn)的通用火災(zāi)報警(聯(lián)動)控制器均是集報警和消防聯(lián)動控制

2、于一體的智能火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，可以將掇洲器件收集的煙、溫、光等信號以模擬量形式，連同外界相關(guān)的環(huán)境參數(shù)一起傳送給報警器，報警器再根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)受內(nèi)部存儲的大量數(shù)據(jù)．利用火災(zāi)模型判斷火災(zāi)足否存在，以及啟動相關(guān)消防聯(lián)動設(shè)備，這種智能化的系統(tǒng)在提高火災(zāi)判斷、監(jiān)控能力的同時，對總線傳輸也提出了更高的要求2系統(tǒng)的組成及特點CAN(ControllerAreaNetwork),即控制局域網(wǎng)絡(luò)，屬于現(xiàn)場總線的一種，主要用于各種過程檢測及控制，現(xiàn)已成為ISO—11898國際標(biāo)準(zhǔn)。它是信號傳輸全數(shù)字、控制功能全分散、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一全開放的概括可與In

3、ternet互連構(gòu)成多層次的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，使得CAN可以成為應(yīng)用于大型火災(zāi)報警網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的現(xiàn)場總線。CAN總線有以下特點：(1)CAN可以是多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意節(jié)點可以在任意時刻主動向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點發(fā)送信息。(2)CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點可以分為不同優(yōu)先級，滿足不同實時需要。(3)CAN可以點對點、點對多點、點對網(wǎng)絡(luò)傳送信息，通訊距離最遠(yuǎn)lOkm(速率5kb／so(4)CAN采用帶CRS校驗的短信息結(jié)構(gòu)，傳速快，抗干擾性強。(5)通訊介質(zhì)采用雙絞線，無特殊要求，用戶接口簡單。(6)CAN節(jié)點在嚴(yán)重錯誤情況下，具有自動關(guān)閉功能，不會影響

4、總線上其他節(jié)點操作?；贑AN總線的火災(zāi)報警(聯(lián)動)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是由智能火災(zāi)自動報警控制器與智能型探測器和模塊配套，采用全總線機制，軟件編程，分布式控制方案，使該系統(tǒng)成為集監(jiān)視、報警、控制于一體的智能火災(zāi)報警(聯(lián)動)網(wǎng)絡(luò)，為解決火災(zāi)自動報警系統(tǒng)存在的漏報和錯誤兩大難題提供了新的方法和手段，既提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、可靠性，又為工程設(shè)計、施工布線提供了極大的方便。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組成原理如圖1所示。圖1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組成原理圖CAN總線因為具備眾多優(yōu)點，也導(dǎo)致了在設(shè)計CAN火災(zāi)報警(聯(lián)動)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議時需要注意的事項頗多。作為火災(zāi)報警(聯(lián)動)系統(tǒng)，它所需

5、要傳輸?shù)男畔ǎ夯鹁?、故障、?lián)動、恢復(fù)、顯示、復(fù)位、自檢、動作等多種命令。如何分配這些命令的優(yōu)先級，并使所有的感應(yīng)時間滿足相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，成為構(gòu)建整個網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)難點和關(guān)鍵。本系統(tǒng)采用了一套上主機巡檢加下位機搶斷的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。(1)以最新的CAN2．0A／B協(xié)議為基礎(chǔ)，采用巡檢網(wǎng)絡(luò)，下位網(wǎng)絡(luò)上的每個節(jié)點必須以上位機發(fā)送“節(jié)點查詢”，即以遠(yuǎn)程幀為準(zhǔn)，巡檢到某節(jié)點，如果該節(jié)點一切正常，就回答“節(jié)點正常”。(2)如果該節(jié)點的終端設(shè)備有故障、聯(lián)動、返回、恢復(fù)等情況上報時，節(jié)點只能在遠(yuǎn)程幀巡檢到自己時與上位機建立聯(lián)系，實現(xiàn)通信，其他時間不能

6、搶占總線。(3)為了體現(xiàn)火警優(yōu)先的原則，總線上的任意節(jié)點如果有火警要上報，只要檢測到CAN總線上有遠(yuǎn)程幀就可以搶占總線，無論當(dāng)前巡檢到哪個節(jié)點。若兩個火警同時搶占總線，以CAN總線規(guī)則——地址較小的火警具有較高的優(yōu)先級。3系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)中每個節(jié)點通過火災(zāi)報警控制器、CAN總線控制器、CAN收發(fā)器連接通訊?；馂?zāi)報警控制器接收信息并完成火災(zāi)判斷、聯(lián)動等功能；CAN控制器用于各節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳遞；CAN收發(fā)器增強了控制器的驅(qū)動能力，保證了火災(zāi)報警控制器之間的通訊距離。發(fā)送數(shù)據(jù)時，火災(zāi)報警控制器把需要傳送的數(shù)據(jù)寫入CAN控制器的發(fā)送

7、緩沖區(qū)，啟動發(fā)送，數(shù)據(jù)即通過CAN收發(fā)器發(fā)送到總線上；接收數(shù)據(jù)時，CAN控制器通過CAN收發(fā)器從總線上接收數(shù)據(jù)，處理后存人接收緩沖區(qū)，并給出接收中斷信號。這時，火災(zāi)報警器就可以從CAN控制器的接收緩沖區(qū)取走數(shù)據(jù)。4系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件由監(jiān)控軟件和功能軟件構(gòu)成，其中最關(guān)鍵的是通訊軟件。監(jiān)控軟件主要進(jìn)行初始化工作，循環(huán)掃描輸人模塊，并利用火災(zāi)判據(jù)對輸人信號進(jìn)行判斷。即系統(tǒng)上電復(fù)位后，依次進(jìn)行單片機初始化、顯示初始化和CAN初始化，隨后讀取輸人的模擬量數(shù)據(jù)，將此數(shù)據(jù)信息與已設(shè)定的火災(zāi)判據(jù)進(jìn)行分析比對，判斷是否有險情。通信軟件分為CA

8、N初始化、數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收。(1)初始化在開機和復(fù)位后，需要對CAN總線控制器進(jìn)行初始化，通過對總線控制器的寄存器寫人控制字從而確定其工作方式。初始化時，首先給CAN控制器發(fā)出復(fù)位指令，然后給其相關(guān)的寄存器寫人相應(yīng)的控制字。流程圖如圖2所示。圖2CAN初始化圖3CAN中斷服