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现场总线技术在装备监控系统中的应用

发布时间:2020-07-06 发布时间:
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装备作为军队战斗力的重要体现和物质载体,广泛应用于作战行动和其他相关军事活动中,数量多,型号繁杂。正是由于装备自身的这一特性决定了装备保障中的安全工作,尤其是监控系统正常有效运行的重要性。可以说,近年来的多次事故,包括前段时间的“吉化事件”等,都给我们的装备工作敲响了安全隐患的警钟。因此,我军装备系统的可靠运行,安全监控体系是头等大事。

1、装备监控系统概述

装备监控系统是对装备运行机械进行监测与控制设备的总称,包括主机监控、辅机监控、电站监控等特殊设备的监测与控制。

以微计算机(含单片机)为核心的监测控制系统,起步是在70年代,经过20年的发展,技术上已比较成熟,应用范围也非常广泛。它有许多优点,如集成度大大提高,功耗低,智能化、自动化程度高。但也有其缺点:品种多,标准化程度低,如陆军主战装备用计算机监控系统就有几十种不同型号的装备,互换性差。再加之设计、制造、管理使用等种种原因,造成这类系统可靠性、维修性方面还存在一些问题。

90年代国际上装备监控系统迅速发展了一种以现场总线技术为核心的全数字全网络化监控系统,该技术是一种高可靠的通用工业监控技术,它是计算机网络技术与嵌入式电子技术的有效结合,具有过去系统无法相比的优越性,既简单、可靠,功能又十分强大,是今后相当一段时期工业监控领域的主要发展潮流。

2、基于现场总线技术的全数字全网络化装备监控系统

随着计算机技术在工业控制领域应用范围的日益拓展,以及分布式控制产品标准化的要求和趋势,使近几年现场总线技术得以迅速发展,它较完整地实现了控制技术,计算机技术与通信技术的集成,其特点是可靠性高,性能稳定,抗干扰能力强,维护及系统扩充成本低。用现场总线技术组成的系统性能价格比高,已在欧美各国得到了较广泛的应用。几种主流现场总线标准如PROFIBUS,FF,CAN等已成为一些国家或洲际标准,世界上许多主要的PLC及智能仪表制造商,都推出了支持某种主流现场总线标准的产品。

现场总线技术核心的技术有两点:

(1)一个监控系统中,系统与系统、部件与部件之间只有4条线联接,其中2条作供电电源,2条用于传递信息,信息传递采用串行编码方式。

(2)整个系统中信息全部为数字量。

由于上述2种核心技术,以及现代完善的集成电路制造工艺,使得系统具有极高的可靠性和非常简单的系统结构。

现场总线技术的应用系统中,从控制站到对象,无论有多少信息,无论多么复杂,无论是单一对象(如只控制一台电机)或是多个对象(如电站4台发电机组的监测与控制),控制站与被监控对象之间只有4条线相联,只需在每个对象旁设置一块CAN总线电路板,控制站便能对被控对象进行监测与控制。对于不同的对象,CAN总线的线路板、执行部件以及监控软件有所不同。

整个系统中,全部信息为数字量传送,传感器也可采用数字化传感器,数字量在处理传递过程中,不会漂移,不出现误差,绝对保证系统的精度与性能。

一个控制系统中,有大量完全不一样的信息内容,比如:温度、压力、转速、主机启动、主机进倒车等,它们均通过CAN总线的接口板将这些信息编码后送上CAN总线,或是从CAN总线的接口板接收下来,再译码后进行相应的处理。

现场总线CAN技术又称全分散化全数字化技术,是90年代国际上蓬勃发展起来的新技术,是下个世纪工业控制、工业自动化在各个领域内广泛应用的技术。实质上现场总线是现场控制对象(仪表、机械等)与控制站之间的一种全分散、全数字、智能双向、多变量、多点多站的网络通信系统。其特点:

(1)可靠性高、结构简单。从CAN总结构上看,系统的所有传感器、执行器、显示器、计算机均智能化、数字化、模块化,并全部挂在一条四芯线上(二芯用于传递编码信息,二芯用于给CAN总线上的全部部件供电),无其他任何联线,各模块独立工作。

CAN总线上使用的数字化芯片,其集成度非常高,功率极低,如12PA6主机遥控系统采用CAN技术后,其功耗只有十几瓦。采用CAN总线技术的线路板,比过去并行式系统的电路板数量下降了一个数量级,如某电站监测系统过去采用一套计算机集中并行采集系统,监测4台发电机组共有电路板38块,后部队院校用CAN技术进行改装后,4台发电机组一共只有5块电路板。

CAN总线技术采用全数字化技术,在寿命周期内具有精度不变的良好性能,大大减少了系统的调试工作量与装备维护工作量。CAN总线在系统布置上,可采用双层环形布线,任意两处中断不会影响系统的工作,同时采用光电隔离,不怕网络电缆短路。



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