一种DDC控制器开放式CAN-EB扩展总线设计与实现.pdf
《一种DDC控制器开放式CAN-EB扩展总线设计与实现.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《一种DDC控制器开放式CAN-EB扩展总线设计与实现.pdf(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、物联网技术 2023年/第8期 可靠传输 Reliable Transmission560 引 言目前自动化控制系统通信网络通常采用 3 层网络架 构1-2,控制层在整个系统中承担承上启下的作用3,需要向上接入到管理层或向下集成现场层设备。随着楼宇自控技术的不断发展,控制层单个控制系统需要接入的现场设备也逐渐增多,单靠 DDC 控制器的主控制器上的硬件接口无法承载,越来越多的数据需要在主控制器和扩展模块之间进行传输。为了提高 DDC 控制器系统的整体性能以及实时性与可靠性,设计一个高速、可靠的扩展总线显得尤为重要。当前市面上主流使用的控制层控制器大多数是国外品牌的,这些品牌的控制器系统下主控制
2、器和扩展模块之间的扩展总线协议均为私有保密协议,整个控制器系统必须使用同一品牌的主控制器和扩展模块。在实际自动化控制系统集成过程中,由于历史原因很多现场层控制器出现多种通信标准共存的局面。设备厂家经常对协议保密,这使得控制层设备接入困难4-5,因此需要一种开放式的扩展协议。各厂家开发了一款通用的模块直接接入到控制器系统中,这样无疑能加快整个工程的集成效率。本文将对用于自动化控制系统的 DDC 控制器扩展总线进行深入研究,设计的扩展总线采用 CAN 总线,主要考虑到 CAN 总线作为一种实时控制的现场总线技术,具有多节点传输、总线利用率高、传输距离远、抗干扰性强等优势;系统采用 29 bit 标
3、示符的扩展帧6-11,并在此基础上提出使用基于 CAN 总线的应用层 CAN-EB 消息传输协议模型,给出了方案的实验结果。1 DDC 控制器系统介绍DDC 控制器系统由一个主控制器和多个扩展模块组成。主控制器是整个 DDC 控制器系统的关键核心部件,所有的扩展模块在主控制器的调度下运转12。扩展模块是 DDC 控制器功能的扩展,各个不同的扩展模块可通过配置后适应更多的使用场景,例如 IO 扩展模块的通用输入 I/O 接口的采集接入方式、RS 485 扩展模块接入 ModBus RTU 设备的寄存器读取方式等,均受控于主控制器对各个扩展模块的配置。通过扩展总线数据的传输,主控制器与各个扩展模块
4、之间的数据交换传递、扩展总线可接入的模块数量和传输效率依赖采用的总线类型和扩展总线协议。图 1 为 DDC 控制器系统示意图。图 1 DDC 控制器系统2 基于 CAN 的扩展总线方法在基于 CAN 总线的 DDC 控制器系统中,主控制器负责同一总线下扩展模块的数据处理,实现控制器系统模块化扩展,各个模块通过 CAN 通信接口与扩展总线相连。为了接入更多的扩展模块且要保证总线的实时性,在这里经过测量,总线采用的波特率为 500 Kb/s13。CAN 总线负载率计算方法为:总线负载率=各周期报文长度和波特率传送周期 (1)依据峰值负载率在 0.3 0.7 的范围内,可知总线的通信功能可靠。通过式
5、(1)以及扩展帧最大长度 128 bit(默认帧长度为 8 bit),可计算出总线每秒发送的帧数范围为 一种 DDC 控制器开放式 CAN-EB 扩展总线设计与实现牟桂贤,康宇涛,申伟刚(珠海格力电器股份有限公司,广东 珠海 519000)摘 要:本文提出了一种基于 CAN 协议总线且用于 DDC 控制器的主控制器与扩展模块之间的 CAN-EB 协议消息传输模型。DDC 控制系统由一个主控制器和多个扩展模块组成,搭建了由现场设备、扩展模块到主控制器的完整通信链路,实现了主控制器、扩展模块和现场设备的双向通信。实验测试结果表明,CAN-EB 模型能满足DDC 主控制器在接入不同类型扩展模块下的数
6、据配置和数据交互功能,很好地实现大数据量的传输,并实现较长的扩展距离,满足自控系统中 DDC 控制系统的扩展应用需求。关键词:CAN-EB 协议;CAN 总线;DDC 控制器;协议转换;消息传输模型;自动化控制系统中图分类号:TP18 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2023)08-0056-03收稿日期:2022-09-24 修回日期:2022-10-21DOI:10.16667/j.issn.2095-1302.2023.08.0142023年/第8期 物联网技术可靠传输 Reliable Transmission571 209 2 822。具体计算公式为:传输报文数=500
7、1 000负载率124 (2)传统的主从请求点名的方式实时性低,为了提高 DDC控制器扩展总线的实时性,需要减少主从扫描的操作次数。一个重要的方法就是减少主从沟通确认数据的传递类型,提高扩展模块主动上报信息的帧类型,进而提升总线利用率。3 CAN-EB 协议模型采用基于 CAN 总线的 CAN-EB 通信模型,通过定义多种标准硬件接口进行异构协议数据重构,向主控制器提供统一的数据格式和访问接口,屏蔽底层设备的差异,提高 DDC控制器对复杂数据的处理速度,提高系统处理效率,从而实现多种标准协议设备数据的集成,如 ModBus RTU、BACnet IP、I/O 等,达到远程操作多种异构子系统机电
8、设备的目的。图 2 为该方案的系统框图。图 2 系统框图CAN-EB 协议将设备的各个状态视为一些数据结构的集合,这里将集合称为对象,集合里的元素(数据)则是对象的属性,这样一个设备就可以抽象成为具有多个属性的对象的集合。图 3 为设备抽象化模型示意图。图 3 设备抽象化模型基于上述原则,在同一个设备下,对象类型可相同,但相同对象类型中的对象实例必须不同。在配置扩展模块下属设备时,每个设备的点位是一个对象,每个点位的不同参数(如点位类型、点位地址、点位名称等)则是对象的属性。为达到主控模块可访问每个对象属性的目的,根据不同协议的特征,给每个对象配置一个对象类型和对象实例,保证对象有一个唯一标识
9、。扩展模块节点具有自身独有的通信地址,且模块地址根据实际应用进行设置。扩展模块节点接入总线后立即开始申请通信地址。扩展模块节点监听总线数据,当模块收到的模块地址与自身相同时,上报地址冲突,从申请发出后没有收到其余模块节点发出的冲突信号,则判定申请成功,进入正常通信。主控制器定时主动发起心跳指令,扩展模块接入总线后监听总线数据,若连续一段时间没收到有效的心跳帧,扩展模块主动发起通信故障提示(如用信号实现警报功能),等待恢复正常通信后故障清除。其通信过程如图 4 所示。图 4 扩展模块接入通信流程由于一个 DDC 控制器系统中有多个扩展模块,为了识别每个模块的具体接入,各个模块都有一个本模块唯一的
10、模块地址(以下称为“模块 ID”),以便主控制器识别具体的扩展模块使得数据正确收发。同时,根据系统的特点,结合CAN 2.0B 的协议规定,对协议中应用层扩展格式的仲裁段和数据段进行重新定义,格式内容如图 5 所示。ID 段数据个数(DLC)数据段(DATA)11 bits18 bits8 bits(N*8)bits7 bits5 bits6 bits11 bits功能码预留模块地址数据类别数据个数有效数据图 5 协议帧格式将 CAN 协议帧按功能分为以下 5 个部分:(1)功能码:功能码范围为 0 127,对数据帧具体功能进行定义,功能码数值越小则数据帧优先级越高;(2)模块地址:DDC 控
11、制器的主控制器通信地址为 63,与扩展模块的通信地址范围为 0 62;(3)数据类别:是对扩展模块通信数据的分类,用于对扩展模块及其下层设备数据进行细化,如模块类型、请求对象、请求类型等;(4)数据个数:数据帧需要携带数据个数的范围为0 8;(5)数据段:数据内容根据实际请求类型进行制定。功能码的具体分类见表 1 所列。物联网技术 2023年/第8期 可靠传输 Reliable Transmission58表 1 CAN-EB 协议功能码分类功能码功能码数值16 进制10 进制扩展模块接入申请模块地址3250应答申请模块地址3149扩展模块通信数据上报异常4A74模块地址冲突2234应答查询模
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 一种 DDC 控制器 开放式 CAN EB 扩展 总线 设计 实现
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。