现场总线CAN-bus 在煤矿通讯中的优势.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：现场总线CAN-bus在煤矿通讯中的优势煤矿生产是与国计民生密切相关的一个领域。其中煤矿安全无疑是大家关注的热点之一不仅对社会经济有影响更关系到每个矿业人员的生命安全。煤矿系统中原先的各类独立设备已经不能够满足现代化煤矿生产的需求；组建一个技术先进的煤矿通讯网络对煤矿的工作人员、现场环境参数进行监测、控制形成一个能够满足地域化控制、符合煤矿安全要求的煤矿数据/信息管理系统这已经是煤矿行业的发展大趋势。煤矿企业内部通过煤矿通讯网络传输各类现场数据；通常传输的是来往于各个现场设备之间的控制类数据一般都属于小流量、实时数据。煤矿通讯主要涉及以下两个方面的应用：􀁺●考勤和巡检系统􀁺●作业现场环境监测同时煤矿通讯具有非常明显的自身行业特点：􀁺●设备符合本质安全要求􀁺●现场环境恶劣􀁺●通讯距离较远􀁺●数据传输要求可靠实时􀁺●同一网络设备节点较多按国家对煤矿企业中现场通讯设备的参数要求目前在煤矿行业中可运行的常见通讯方式有串行通讯RS-485、现场总线CAN-bus、调制解调Modem、无线通讯等几种方式。本文将对比这几种通讯方式并结合实际项目的运行经验从而汇总一些煤矿行业应用现代化通讯的特点、优势并且介绍现场总线CAN-bus的主要优势。1、串行通讯RS-485国际EIA协会在1983年制定了RS-485标准这是一个串行通讯的电气标准。与第一代的RS-422标准相比RS-485标准支持多点、双向通信能力即允许多个发送器连接到同一条总线上同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性扩展了总线共模范围。RS-485标准是一种实现成本较低的多点网络通讯方式通用RS-485收发器的价格低于10元/个；RS-485网络是最常见到的通讯方式之一单一网络能够连接32个节点通讯距离够达到1200米；RS-485设备可以基于普通单片机UART端口进行开发电路设计简单。在工业自动化设备、分布式数据采集、楼宇安防、早期的煤矿网络等领域RS-485设备是最常见到的通讯设备之一。RS-485标准也有许多不足尤其是在比较复杂的网络结构中RS-485难以保障数据的实时性、网络的可靠性。最新的行业标准中要求煤矿设备能够在不加辅助网桥的情况下连接长达4Km的网络这也是RS-485标准难以逾越的技术鸿沟。因此RS-485标准在煤矿行业出现的机会将越来越少。2、调制解调Modem调制解调（MODEM）即利用模拟信号传输线路来传输数字信号。调制的过程即发送方将数字信号“翻译”成模拟信号才可以通过模拟信号传输线路进行远程传输；解调的过程即将来自模拟传输线路的模拟信号“翻译”回数字信号供接收方阅读并处理。最常见的产品如PC机调制解调器利用电话线路实现电脑上网。调制解调方式能够实现远距离的数据通讯；但是构建多点网络的不便利以及相对较高的设备硬件成本限制了调制解调方式在煤矿行业的应用。3、无线通讯无线通讯ZigBee符合IEEE802.15.4标准是一种短距离的高频无线通讯标准具有低成本、低耗电、双向传输、高可靠度、自动感应网络功能等特性。ZigBee技术是近几年才发展起来的新技术主要应用在监测、控制与自动化等市场。由于目前ZigBee产品的开发成本较高且只适合短距离、小范围内通讯；虽然已在煤矿行业有了一些研究性质的探索与应用但主要集中在人员考勤与RFID识别类产品属于小范围现场网络并不真正能够满足煤矿行业较多设备联网的应用。与ZigBee的应用相类似已在煤矿行业进入批量应用的无线通讯还有433Mz的nRF无线数传技术但也属于短距离无线数据通讯主要被用在人员考勤与RFID识别上。4、现场总线CAN-busCAN-bus（ControllerAreaNetwork）总线最早由德国Bosch公司提出主要用于汽车内部单元与控制中心之间的数据通信。由于其良好的性能被广泛应用于其他领域中如工业自动化、汽车电子、楼宇建筑、电梯网络、电力通讯和安防消防等诸多领域并取逐渐成为这些行业的主要通讯手段。现场总线CAN-bus的特点：1、国际标准的工业级现场总线传输可靠实时性高；2、传输距离远（无中继时最远10Km）传输速率快（最高1Mbps）；3、单条总线最多可接110个节点并可方便的扩充节点数；4、总线上各节点的地位平等不分主从突发数据可实时传输；5、非破坏的总线仲裁技术可多节点同时向总线发数据总线利用率高；6、出错的CAN节点会自动关闭并切断