CANopen在乳化液泵站中的应用

刘顺强

（山东能源肥矿集团杨营能源公司，山东 梁山 272600）

CANopen在乳化液泵站中的应用

刘顺强

（山东能源肥矿集团杨营能源公司，山东 梁山 272600）

乳化液泵站是煤矿井下综采工作面的重要组成部分，我国的泵站电控系统大都采用了CAN总线的通信方式，安全可靠布线简单。本文介绍杨营公司改造的乳化液泵站的所使用CANopen通信协议的情况，叙述了在使用时遇到的问题和解决办法。

乳化液泵站；CANopen；SDO；PDO

1 前言

乳化液泵站是井下综采工作面的主要设备之一，其质量好坏直接影响这生产的效率。泵站的好坏受泵头的直接影响，压力的稳定性又受电磁阀加卸载动作速度的影响。国外的泵站对泵头有齐全的保护措施，电磁加卸载动作迅速。在这样的背景下，杨营公司改造的乳化液泵站以进口泵站为标杆，在保护同样齐全的条件下，采用CANopen的通信方式以减少接线，同时充分利用CANopen的技术特点以达到迅速控制电磁阀动作的目的。

2 乳化液泵站控制系统分析

3柱塞的乳化液泵一般情况下大采高需要4泵2箱，其中3用1备。通常主泵的压力范围是290-315bar、从1为280-290bar、从2为260-280bar。程序必须能实现动态的主从备，而不能认为规定主从备，以满足随时改变主从备的需求。动态的主从备就需要由主站控制器统一地进行加卸载控制，控制逻辑不能固定在各个分站控制器中。

一个耗费时间的事件就是系统压力首先要传输到主站控制器，主站进行计算然后将加卸载信号发送到泵头分站。另外虽然CAN总线的安全行和可靠性是公认的，但是依然存在着数据丢失的问题。CAN总线的特点是当干扰到了某一分站，一个局部的错误不会影响到整体。

此时主站会认为已经正确地发送了一帧数据，而其中一个泵头分站正好受干扰而导致数据丢失，如果该信号正好为卸载信号，将引起严重的事故。

3 通信时间的协调

由于系统压力传感器的数据是至关重要的，因此需要一个快的传输速度。这里我们采用了传输方式255（异步传输），事件时间为60ms的TxPDO，以满足迅速的数据发送要求。

为了避免迅速的数据变化淹没总线，程序里采用定时的办法，与时间相吻合。下面是代码片段。

if（timer.Q==true）

{TxPDO1［0］=uSystemPress；

timer.Reset（）；}

这样，再加上主站20ms的时间常数，系统在80ms就可以控制卸载阀动作。实践表明，这样的速度能够非常好的满足泵站的工艺要求。

4 主站的事件时间

为了避免局部错误造成数据丢失，进而造成更严重的事故。一个可以利用的手段是面向连接的SDO通信方式，但是这种方法实时性差，通常很少用来进行过程数据的传输。同样地，主站也采用了事件时间，强迫主站150ms进行一次数据传输。

利用PDO（过程数据对象）和SDO（服务数据对象）的特殊通信方式，解决CANopen协议在泵站控制应用中局限性的方案。可以两种方式配合使用来满足更复杂的功能需求，这样可以有效提高CANopen在泵站控制中的灵活性和可靠性。

这样，一个偶然的数据丢失会在150ms后重新接收到该数据。对于乳化液泵站来说150ms的偶尔一次（甚至是极为罕见）数据丢失不会存在什么事关安全的问题。如果是真的线路问题，CANopen的HeartBeat保护机制将会发挥作用。

利用时间和HeartBeat，我们将很好地保护管路，不会因为一个通信的失误而造成更严重的生产事故。

5 结论

至今，杨营公司改造的泵站已经正常使用，刚开始出现的两个关系到安全的问题都得到了很好的解决。充分利用好CANopen提供的事件时间是系统成功的关键，另外项目初期我们还尝试过试用更高级的同步TxPDO传输方式，但是由于同步对象发生频繁（一般为主站的循环中期），可以想象同步对象丢失的可能性更大，同步对象的丢失将导致CANopen从站发送紧急对象并复位。这在井下干扰严重的情况下使用，显然是不合适的。

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

［2]现场总线CANopen设计与应用，（德）蔡豪格.北京航空航天大学出版社，2011-07-01.

刘顺强（1982—），男，毕业于山东科技大学控制理论与控制工程专业，现从事机电管理技术工作。