CANopen在乳化液泵站中的應用

劉順強

（山東能源肥礦集團楊營能源公司，山東 梁山 272600）

CANopen在乳化液泵站中的應用

劉順強

（山東能源肥礦集團楊營能源公司，山東 梁山 272600）

乳化液泵站是煤礦井下綜采工作面的重要組成部分，我國的泵站電控系統大都采用了CAN總線的通信方式，安全可靠布線簡單。本文介紹楊營公司改造的乳化液泵站的所使用CANopen通信協議的情況，敘述了在使用時遇到的問題和解決辦法。

乳化液泵站；CANopen；SDO；PDO

1 前言

乳化液泵站是井下綜采工作面的主要設備之一，其質量好壞直接影響這生產的效率。泵站的好壞受泵頭的直接影響，壓力的穩定性又受電磁閥加卸載動作速度的影響。國外的泵站對泵頭有齊全的保護措施，電磁加卸載動作迅速。在這樣的背景下，楊營公司改造的乳化液泵站以進口泵站為標桿，在保護同樣齊全的條件下，采用CANopen的通信方式以減少接線，同時充分利用CANopen的技術特點以達到迅速控制電磁閥動作的目的。

2 乳化液泵站控制系統分析

3柱塞的乳化液泵一般情況下大采高需要4泵2箱，其中3用1備。通常主泵的壓力范圍是290-315bar、從1為280-290bar、從2為260-280bar。程序必須能實現動態的主從備，而不能認為規定主從備，以滿足隨時改變主從備的需求。動態的主從備就需要由主站控制器統一地進行加卸載控制，控制邏輯不能固定在各個分站控制器中。

一個耗費時間的事件就是系統壓力首先要傳輸到主站控制器，主站進行計算然后將加卸載信號發送到泵頭分站。另外雖然CAN總線的安全行和可靠性是公認的，但是依然存在著數據丟失的問題。CAN總線的特點是當干擾到了某一分站，一個局部的錯誤不會影響到整體。

此時主站會認為已經正確地發送了一幀數據，而其中一個泵頭分站正好受干擾而導致數據丟失，如果該信號正好為卸載信號，將引起嚴重的事故。

3 通信時間的協調

由于系統壓力傳感器的數據是至關重要的，因此需要一個快的傳輸速度。這里我們采用了傳輸方式255（異步傳輸），事件時間為60ms的TxPDO，以滿足迅速的數據發送要求。

為了避免迅速的數據變化淹沒總線，程序里采用定時的辦法，與時間相吻合。下面是代碼片段。

if（timer.Q==true）

{TxPDO1［0］=uSystemPress；

timer.Reset（）；}

這樣，再加上主站20ms的時間常數，系統在80ms就可以控制卸載閥動作。實踐表明，這樣的速度能夠非常好的滿足泵站的工藝要求。

4 主站的事件時間

為了避免局部錯誤造成數據丟失，進而造成更嚴重的事故。一個可以利用的手段是面向連接的SDO通信方式，但是這種方法實時性差，通常很少用來進行過程數據的傳輸。同樣地，主站也采用了事件時間，強迫主站150ms進行一次數據傳輸。

利用PDO（過程數據對象）和SDO（服務數據對象）的特殊通信方式，解決CANopen協議在泵站控制應用中局限性的方案。可以兩種方式配合使用來滿足更復雜的功能需求，這樣可以有效提高CANopen在泵站控制中的靈活性和可靠性。

這樣，一個偶然的數據丟失會在150ms后重新接收到該數據。對于乳化液泵站來說150ms的偶爾一次（甚至是極為罕見）數據丟失不會存在什么事關安全的問題。如果是真的線路問題，CANopen的HeartBeat保護機制將會發揮作用。

利用時間和HeartBeat，我們將很好地保護管路，不會因為一個通信的失誤而造成更嚴重的生產事故。

5 結論

至今，楊營公司改造的泵站已經正常使用，剛開始出現的兩個關系到安全的問題都得到了很好的解決。充分利用好CANopen提供的事件時間是系統成功的關鍵，另外項目初期我們還嘗試過試用更高級的同步TxPDO傳輸方式，但是由于同步對象發生頻繁（一般為主站的循環中期），可以想象同步對象丟失的可能性更大，同步對象的丟失將導致CANopen從站發送緊急對象并復位。這在井下干擾嚴重的情況下使用，顯然是不合適的。

［1]CANopen Appl ication Layer and Communication Prof ile.CiA Draft Standard 301 V4.02 Date：13 February 2002.

［2]現場總線CANopen設計與應用，（德）蔡豪格.北京航空航天大學出版社，2011-07-01.

劉順強（1982—），男，畢業于山東科技大學控制理論與控制工程專業，現從事機電管理技術工作。