应用CAN总线技术研制煤矿提升信 系统

文章针对目前煤矿提升信 系统存在问题，提出了采用CAN现场总线技术进行煤矿提升信 传输新方法。指出了CAN总线技术在煤矿井下环境使用的优点。介绍了应用PIC18F458嵌入式系统及CAN总线通讯协议进行煤矿提升信 传输系统的硬件电路研制及控制软件实现方法。

目前矿井提升信 采用的并行信 通讯方法，提升信 线数量多，故障率高、安全性低、随着煤矿开采水平的延伸、矿井多水平开采，控制信 数量急剧上升。随着控制信 线种类、数量大量增加，不但矿井投资增加、设备安装维修困难，控制信 之间的干扰容易引起设备的误动作，错误信 是煤矿事故产生的一个重要根源。

CAN总线 络以两线制串行通信方法，以其很高的抗干扰能力、很好的差错控制能力，高可靠性，多节点 络互联、高速率长距离的传输特性，完善的通讯协议、维修简便等优点，可以很好的满足煤矿提升信 系统的要求。

CAN总线煤矿提升信 系统的特点

煤矿提升信 的特点是多信 、长距离传输、高可靠性及逻辑控制系统，系统以嵌入式微处理器的高速度、软件的逻辑判断、强大的计算能力、及方便的显示功能，完成提升机房与井口和井信 操车控制台的信 通讯，实现对提升信 进行工作方式信 的接收、发送和交换；进行水平信 指示；发出安全保护信 ；执行工作信 控制；发出事故信 、检修信 、进行系统的保护；进行装置的闭锁信 、自动与手动操作信 、提升信 的判断与控制。

对于提升机上行和下行，正常速度、慢速进行声光显示系统，采用CAN总线技术，串行通讯的方法对信 进行整合处理。系统线路简单、安装方便、具有较强的抗干扰能力，提高了煤矿的安全生产程度。

本系统主要功能有：地面与水平操作站、水平与水平操作站之间的信 通讯功能、具有提升信 的显示功能、信 指令之间闭锁功能、信 与开车回路的闭锁功能、急停信 与绞车安全回路闭锁功能、提升次数的记忆功能、系统与PC机的RS232接口。

CAN总线煤矿提升信 系统的组成及操作站硬件电路设计

系统由煤矿提升机房信 操作站，井口操作站，水平信 操作站，井底信 操作站组成，操作台之间由CAN总线 络连接，操作台硬件由PIC18F458 单片机为控制核心，通过PIC18F458 单片机对通讯信息进行逻辑处理，由CAN 通信接口信 处理器MCP2551对控制信 进行远距离信 传输，系统通过LCD进行信 显示，同时信 通过MAX232串口与PC机进行显示。如图1所示基于CAN总线煤矿提升信 系统的机构图。

图1 基于CAN总线煤矿提升信 系统机构图

美国微芯公司的PIC18F458 单片机集成了CAN 通信接口，执行Bosch 公司的CAN2.0A/B 协议。使用PIC18F458 单片机的嵌入式系统，可以很方便的利用CAN 总线与外界进行数据交换。它的优点是电路接口比较简单，只需很少的外围电路就可实现CAN 通信，受硬件限制比较少；软件编程容易实现所需功能。

各操作站信息通讯具有以下特点：

图2 操作站部分硬件电路图

如图2所示，操作站硬件电路由PIC18F458 单片机、CAN 通信信 处理器MCP2551、与PC串口通讯的 MAX232芯片、显示LCD及信 按钮、 警器组成。

系统采用KDW65隔爆兼本安多路电源，分别为微处理器系统和显示 警提供电压，操作站中的微处理器通过接收按钮信 与CAN总线信 进行逻辑处理，发出响应信 ，由CAN总线信 处理器MCP2551与上下操作站进行信息联络，完成提升信 系统功能。

系统软件设计

系统软件由CAN总线信息处理部分、控制信 信息处理部分、LCD信息处理部分、PIC18F458 单片机与PC机RS232串行通讯部分组成。

⑴ CAN总线信息处理部分：主要包括CAN初始化程序、CAN中断服务程序、CAN数据采集接收发送程序。CAN软件主流程如图3示。

图3 CAN软件主流程图

⑵ 控制信 信息处理部分：主要包括系统初始化程序、输入按键防抖动程序、输入信 数字滤波程序、信 逻辑处理程序、系统优化程序、CAN接口程序。

⑶ LCD信息处理部分：主要包括LCD初始化程序、LCD使能控制程序、LCD读写控制程序。

⑷ PIC18F458 单片机与PC机RS232串行通讯部分：主要包括PIC18F458单片机异步收发通讯程序、应用VB6.0编写的PC机串口通讯程序及显示界面程序。

结论

应用CAN现场总线技术进行煤矿提升信 系统技术更新，改变了过去矿井提升信 并行通讯方法，简化了系统硬件结构，安装维护更为简单方便，提高了煤矿提升信 系统的安全性。系统多节点通讯 络互联结构、高速率长距离的传输特性，解决了煤矿开采水平的向下延伸、矿井多水平开采、控制信 数量急剧上升的问题。

研制的设备在新疆雨田煤业有限公司煤矿运行了一年，系统完成了煤矿7个操作站、13个节点、45路信 的通讯，系统运行稳定、信 通讯质量高，没有发生过误动作情况，圆满解决了1380m长距离多通道信 通讯问题，由于硬件采用嵌入式系统，系统成本大幅降低。系统的两线制结构，使得现场设备安装维护简单方便，受到工人和技术人员的好评。