CAN總線排故分析

趙鑫

北京飛機維修工程有限公司 北京 100621

1 CAN 總線定義

CAN總線即Controller Area Network控制器局域網，由研發和生產汽車電子產品著稱的德國BOSCH公司開發，并最終成為國際標準（ISO1189⑧，是國際上應用最廣泛的總線之一。它為串行通信協議，能有效支持具有很高安全等級的分布實時控制，CAN 的高性能和可靠性已被廣泛認同，在航空、汽車、電子設備等行業中已廣泛應用，使用CAN總線連接發動機控制組件，傳感器，剎車系統等，其傳輸速度可達到1Mbit/S[1]。

2 CAN 總線的組成

2.1 CAN 總線數據的生成

CAN總線的數據分為模擬信號與數字信號，模擬信號由各系統上的傳感器探測得到，并將所得信號進行模數轉換，轉為數字信號再送給系統上的控制組件，由其將生成的CAN報文發送到總線上。模擬信號一般顯示在指針表上，如氣壓值等。數字信號相對簡單，可直接由控制組件接收，然后將報文發到CAN總線上，如發動機診斷，組件溫度等，一般用于系統內部的控制和計算，也會同步顯示在各系統頁面上。

2.2 CAN 信號線

CAN傳輸的兩條信號線被稱為CAN_H 和CAN_L。通電狀態：CAN_H（2.5V）、CAN_L（2.5V）或CAN_L（3.5V）、CAN_H（1.5V）；斷電狀態：CAN_H、CAN_L之間應有60歐阻值（-10%/+20%）。

3 排故案例分析

因CAN總線有其自身特點，它的排故思路也有別與普通線路，下面舉例說明。

3.1 故障簡述

某飛機多次空中出現放行信息FQMS1+2，維護信息指向FQMS CAN B，即燃油管理系統CAN B信息。

3.2 故障分析

當復位駕駛艙頭頂板復位跳開關后，放行信息可被清除，但在使用IRP面板加油時信息再現，且加油中斷。后續還接連出現過IRP、TWDC（燃油箱數據集線器）等相關部件故障信息，在更換上述部件后測試系統均可通過，但起飛后還是會再現相關部件故障信息，且無規律可循，系統內部件的故障信息會不間斷交替跳出，根據手冊內描述并結合排故經驗總結，造成此現象的應為CAN線路問題。按其設計原理分析，CAN總線上的所有系統部件，無論是哪一種架構，均從總線上獲取各自所需信號，英文為Subscribers（即用戶）。一旦CAN總線出現問題，如此次排故中測得出的兩條信號線分別對地絕緣值僅180多歐，近似對地短路，就會造成總線發出錯誤的信號，各部件本身并不能識辨信號的對錯，一旦獲取到錯誤信號即會報出相應部件故障信息，CAN總線上信號由線路上所有設備共用，因此就會造成線路上各部件交替報出故障，復位跳開關只能對設備起到斷電再上電的初始化作用，一旦系統再次探測到CAN總線上的故障，故障信息會立刻再現；線路故障本身就具有很大的隱蔽性和不可預測性，CAN總線又和普通線路有很大區別，因此很難一次性準確判斷出故障源[2]。

3.3 排故經過

執行測量線路排故工作，在FQMS CAN B 所有設備都連接的狀態下，在離IRP最近終端電阻處測量HI LO位之間阻值為55歐姆（符合標準）。測量HI端對地為64歐，LO端對地為16歐，標準為50歐到20兆歐之間。LO端已低于標準，HI端 雖在手冊標準內，但從后續測量出的正常結果看，HI和 LO端的對地絕緣阻值均應在4兆歐以上才正常，由此可初步判斷總線上有線路或部件內部有對地短路情況，按手冊要求斷開設備A，即距此終端電阻最近設備—IRP后，測量HI LO位之間阻值為55歐，符合標準，測量HI端對地為72歐，LO端對地僅為19歐，HI LO 端對地絕緣阻值均不好；在總線的CPIOM端的1133VH025終端電阻處測量HI LO位之間阻值為68歐，符合標準；測量HI端對地為187歐，LO端對地為167歐（標準為50歐至20兆歐之間）。對比不同終端電阻處所得阻值，可初步判斷對地絕緣不好的線路或部件應更接近IRP所在區域（絕緣阻值更低）。隨后按線路圖查找并逐步縮小范圍，最終鎖定在右機身內的2565VC404插頭處。

測量此插頭到IRP線路通路和絕緣阻值均正常。隨后測量此插頭到2669VH100終端電阻間阻值，測得絕緣值180歐（標準＞50歐），但實際遠低于正常絕緣值；隨后分解插頭退出此同軸釘，測量對地絕緣僅8歐，可判斷此釘對地絕緣不好，更換此插釘后再次測量絕緣值為5.5兆歐，測試系統均工作正常，監控飛機后續未再反映此故障。

4 CAN 排故總結

（1）線路圖中并聯接入的TC（終端電阻）的作用是讓傳輸線上的阻抗在終端處沒有突變，此終端電阻也能方便工作者在執行排故量線工作時，更方便接近和測量線路，同時在線路的兩端和中段一般都會設計有一個終端電阻，這也是為了工作者能更快的測量找出故障源。例如這次的FQMS CAN總線排故測量，在接近計算機端的終端電阻處測量出的CAN總線對地絕緣阻值要遠大于實際故障的IRP附近插頭處測量終端塊對地絕緣阻值，即說明對地絕緣值更近似短路的終端電阻處更為接近實際故障位置。

（2）手冊給出CAN總線的對地絕緣阻值范圍為50歐與20兆歐之間，為何會給出這么寬泛的阻值范圍呢，經后續對其他架構和章節的CAN總線排故測量對地絕緣值分析得出，不同架構和章節的線路因實際導線規格不同，所能達到的線路絕緣也是不同的，補充冷卻系統的總線對地絕緣值應達到5兆歐以上，而發動機火警探測系統的總線對地絕緣值僅能達到163千歐以上，因此想得到所排系統絕緣準確值，必須做出對比測量，可在其他正常飛機同樣位置測量取值，或不同環路之間測量取值來作對比，這樣才能準確得知我們此次排故總線的對地絕緣值，從而減少誤判，更準確的找出故障源[3]。

（3）在執行CAN總線對地絕緣測量時，需注意的是每次測量時對地的那根表筆不要更換，始終使用同一根表筆測量，這樣能得出更準確的數值。還有就是用萬用表是測不準CAN_H或CAN_L電壓的，因為通電后CAN線上的電壓在不停變化，而萬用表的響應速度很慢，所測得電壓是并不是當前電壓，而是電壓的有效值。