西门子3VA1180-5GD42-0AA0

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矿井安全生产监控系统是对煤矿井下的瓦斯、通风、排水等状况和各种机电设备工作状态进行监测和控制，并用计算机分析处理所取得数据的一种系统。其特点可以概括为：监测传输数据种类多，测点数量大，测点分布广，使用环境异常恶劣。因此，矿用产品在选择各系统之间或系统内设备之间的总线协议所遵循的原则是高可靠、高速、高实时性。

1.can通信协议应用于矿井安全生产监控系统的可行性

can总线是一种对等式的层间网，协议比rs-485协议更简单，实时性更好，它的信息帧短，不会因为长时间发送而影响其他节点访问总线。由于采用**级仲裁技术，当发生总线访问冲突时**级高的信息仍可继续发送，因此它更适用于矿井中对和实时控制要求较高的系统。

can总线通信协议和接口简单，传输速率高，具有多种错误检测手段，抗干扰性强，可满足矿井安全生产监控系统对高可靠性的要求。

can协议较大的特点是废除了传统的站地址编码，代之以对通信数据块进行编码。采用这种方法的优点是使网络内的节点个数在理论上不受限制。这种按数据块编码的方式，可以很容易地实现点对点通信。数据段长度较多为8个字节，可满足控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。

由于can总线通信速率高，可靠性高，连接方便等诸多特点，有力地推动了应用开发的发展，反过来又促使器件生产厂商不断推出新的can总线产品。目前各大半导体厂商竞相推出can总线芯片，如philips公司推出的82c200、sja1000can通信控制器和82c250can总线收发器，inbbb公司推出的82526和82527can通信控制器，motorola公司推出的68hc05x4和68hc05x16。高性能的can总线产品及技术资料可获取性、技术支持的可能性，也使得can总线能够应用于矿用产品。

此外，can通信协议也是一种完全满足《煤炭监控系统总体设计规范》要求的总线协议。

2.矿井安全生产监控系统的整体构成

如图2所示即为采用can通信协议的矿井安全生产监控系统网络结构。can-bus与rs-485在特性、网络拓扑、传播媒体等有许多相似的地方，目前，基于can与rs-485的网络拓扑结构一般都采用终端匹配的总线型结构，而且也都没有规定总线电缆的机械和材料参数。因此用can-bus网络替换rs-485网络是非常方便节省成本的，原有的网络布局不需要作任何的改动，只需要用can节点来替换rs-485节点即可。此系统与kj93矿井安全生产监控系统的较主要的差别就是把原有系统中的kjj26信息传输接口、监控系统软件和kjf20型工作站分别更换为can接口适配器、适用于can通信协议的监控系统软件和基于can的工作站。此外，监控主机还可以与服务器相连，接入局域网和internet，从而实现远程浏览与控制。

can总线的出现为分布式控制系统各节点间实时、可靠的提供了强大的技术支持，现已被广泛应用于船舶、医疗设备、工业设备等各个方面。那么can总线原理是什么呢?

can(controller area network)，中文名称为控制器局域网络，通常称为canbus，即can总线。是由德国bosch(博世)公司研究开发的，现已成为iso国际标准化的串行通信协议，是目前在国际上应用较广泛的开放式之一。

1、can总线原理

can总线以广播的方式从一个节点向另一个节点发送数据，当一个节点发送数据时，该节点的cpu把将要发送的数据和标识符发送给本节点的can芯片，并使其进入准备状态;一旦该can芯片收到总线分配，就变为发送报文状态，该can芯片将要发送的数据组成规定的报文格式发出。此时，网络中其他的节点都处于接收状态，所有节点都要先对其进行接收，通过检测来判断该报文是否是发给自己的。

由于can总线是面向内容的编址方案，因此容易构建控制系统对其灵活地进行配置，使其可以在不修改软硬件的情况下向can总线中加入新节点。

2、can总线原理--报文

can总线以报文的形式发送数据，每组报文的**一位字符为标识符(在同一个系统中，标识符是一的)，不包含具体发送数据，是对报文**级的定义，我们将报文的这种格式称为面向内容的编址方案。

3、can总线原理--帧结构

帧可以分为数据帧、远程帧、错误帧和过载帧四种类型。can总线上传输的大部分都是数据帧，数据帧负责携带数据从发送器到;远程帧是由总线单元发出的，负责请求发送相同的数据帧;错误帧可由任何单元在检测到总线错误时发出;过载帧用于在两数据帧或远程帧中提供延时。