CN105911895A - 基于can组网的烟条点火控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及烟炉点火控制技术领域，是一种基于CAN组网的烟条点火控制装置，包括通道采集电路、点火通道控制电路、通信接口电路和中央处理器，所述的通信接口电路包括CAN电平转换单元、CAN接口保护单元和CAN接口单元，通道采集电路与中央处理器电连接，中央处理器与点火通道控制电路电连接，中央处理器的发送端与CAN电平转换单元的输入端电连接，CAN电平转换单元与CAN接口保护单元电连接，CAN接口保护单元与CAN接口单元电连接，CAN电平转换单元的输出端与中央处理器的接收端电连接。本发明数据通信实时性强，使多个不同通道的烟条同时接收到相同的控制指令，同时点燃烟条，有效提高系统的可靠性和系统的灵活性。

Description

基于CAN组网的烟条点火控制装置

技术领域

本发明涉及烟炉点火控制技术领域，是一种基于CAN组网的烟条点火控制装置。

背景技术

目前人工增水作业通常采用火箭和高炮的形式，给航运和地面人员安全带来诸多隐患，因此无法实时操作且作业流程较复杂。在迫切需要增水的旱季，能够满足人工增水的天气条件本身就非常稀少，加之作业空域易受限制，设置地点偏远，操作时间不定，长期待命则人力调度不易，易错失最佳启动和人工造雨时机。一般设置地点为偏远地区，对于机件状况、碘化银溶液和燃料计量无法随时监控，燃烧点火与关火程序复杂，人工操作不易。现在急需增水作业的地区（如新疆、甘肃等西北地区，云南、西藏等西南地区）地理环境及气候条件比较特殊，引进的地面碘化银烟炉普遍存在通讯故障、电瓶无法供电等现象，绝大多数地面碘化银烟炉都成了摆设，没有发挥作用。

现有烟 条点火控制器广泛采用RS485接口进行远距离组网，而RS-485接口只能构成无隔离的主从式结构，无法实现自动仲裁，通信方式也只能以主站轮询的方式进行，系统的实时性、可靠性较差。同时，RS485芯片功耗较大，静态功耗为2-3mA，工作时达到20mA，若加上偏置电阻及终端电阻，工作电流会更大，导致整机的平均功耗较大，不能满足电池供电系统的建设 需求。

发明内容

本发明提供了一种基于CAN组网的烟条点火控制装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有技术中RS485无法实现自动仲裁结构，通信方式实时性和可靠性差的问题，烟炉不能同时点火，错失最佳人工造雨的时机的问题以及RS485芯片功耗大，电池供电系统无法供应整机的需求的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种基于CAN组网的烟条点火控制装置，包括通道采集电路、点火通道控制电路、通信接口电路和中央处理器，所述的通信接口电路包括CAN电平转换单元、CAN接口保护单元和CAN接口单元，通道采集电路的输出端与中央处理器的输入端电连接，中央处理器的输出端与点火通道控制电路电连接，中央处理器的发送接口与CAN电平转换单元的输入端电连接，CAN电平转换单元与CAN接口保护单元电连接，CAN接口保护单元与CAN接口单元电连接，CAN电平转换单元的输出端与中央处理器的接收接口电连接。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述通道采集电路包括64个点火通道、电平转换器、多路复用器、基准电源、比较器和与门逻辑控制器，电平转换器的一端分别与中央处理器的8条地址线电连接，电平转换器的另一端与多路复用器的一端电连接，多路复用器的另一端分别与64个点火通道电连接，比较器的输入端与多路复用器电连接，比较器的输出端和与门逻辑控制器的输入端电连接，与门逻辑控制器的输出端与中央处理器的中断接口电连接。

上述点火通道控制电路包括64个与点火通道相对应的点火通道控制模块，点火通道控制模块包括光电耦合器、MOS开关管、二极管、接线端子和外接电源端，中央处理器与光电耦合器的输入端电连接，光电耦合器的输出端与MOS开关管的一个输入端电连接，MOS开关管的另一个输入端与外接电源端电连接，MOS开关管的输出端与二极管的一个输入端电连接，二极管的另一个输 入端与接线端子电连接。

上述还包括人机交互界面，人机交互界面与中央处理器电连接，人机交互界面包括数码计数器、LED指示灯和控制按钮，数码计数器分别与LED指示灯和控制按钮电连接。

上述中央处理器的自主协议扩展数据帧格式为通过标准CAN扩展格式的仲裁段再次分段扩展方式完成；扩展内容存在于标准CAN协议的仲裁段，扩展内容包括地址段、标示符、偏移值、标志符和功能码。

上述中央控制器执行自主扩展协议的操作步骤为：第一步，取出地址段；第二步，解析数据包，根据标识符、偏移值和标识符3个字段完成；第三步，判断功能码；第四步，发送控制命令至点火通道控制电路或查询通道电路完成烟炉的点火或查询操作。

本发明采用自主协议扩展的CAN-bus接口，具备多种工作方式，网络中的各节点都可根据总线访问优先权，采用无损结构的逐位仲裁方式向总线发送数据，自主协议扩展废除了站地址编码，取而代之的是对通信数据进行编码，这可使不同的节点同时接收到相同的数据。本发明数据通信实时性强，可以使多个不同通道的烟条同时接收到相同的控制指令，能够实现同时点燃烟条，并且构成冗余结构，有效提高系统的可靠性和系统的灵活性。本发明采用CAN组网方式，有效较低了耗电量。

附图说明

附图1为本发明结构示意图。

附图2为本发明自主协议扩展格式示意图。

附图3为本发明人机交互界面示意图。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例1：如附图1、2所示，一种基于CAN组网的烟条点火控制装置，包括通道采集电路、点火通道控制电路、通信接口电路和中央处理器，所述的通信接口电路包括CAN电平转换单元、CAN接口保护单元和CAN接口单元，通道采集电路的输出端与中央处理器的输入端电连接，中央处理器的输出端与点火通道控制电路电连接，中央处理器的发送接口与CAN电平转换单元的输入端电连接，CAN电平转换单元与CAN接口保护单元电连接，CAN接口保护单元与CAN接口单元电连接，CAN电平转换单元的输出端与中央处理器的接收接口电连接。通信接口电路工作过程为：中央处理器通过RJ45标准CAN接口单元接收总线指令，CAN接口保护单元保护CAN接口单元免受外部干扰冲击，CAN电平转换单元完成总线电平向TTL逻辑电平的转换，根据自主协议扩展完成指令解析，总线指令要求完成点火或采集工作。

可根据实际需要，对上述基于CAN组网的烟条点火控制装置作进一步优化或/和改进：

如附图1、2所示，通道采集电路包括64个点火通道、电平转换器、多路复用器、基准电源、比较器和与门逻辑控制器，电平转换器的一端分别与中央处理器的8条地址线电连接，电平转换器的另一端与多路复用器的一端电连接，多路复用器的另一端分别与64个点火通道电连接，比较器的输入端与多路复用器电连接，比较器的输出端和与门逻辑控制器的输入端电连接，与门逻辑控制器的输出端与中央处理器的中断接口电连接。实际工作中，通道采集电路用于管理烟炉烟条有无状态，具体工作方式为：电路中8位地址线的高4位用于4片多路复用器的片选信号，低4位用于每片多路复用 器的通道选择。来自CAN接口单元的采集指令触发采集通道后，中央处理器通过8位地址线（地址线1至地址线8）逐次轮询64个通道并选通其一，经过后级比较器和四输入与门向中央处理器发送如下信号：通道上有烟条，中断引脚输出低电平（此时比较器输出低电平）；通道上无烟条，中断引脚输出高电平（此时比较器输出高电平），无通道选通时中断引脚输出高电平（此时比较器输出高电平），因此中央处理器只需简单的监测中断引脚的电平状态即可判断烟条的有无。中央处理器即为附图1中的CPU处理电路。

如附图1、2所示，点火通道控制电路包括64个与点火通道相对应的点火通道控制模块，点火通道控制模块包括光电耦合器、MOS开关管、二极管、接线端子和外接电源端，中央处理器与光电耦合器的输入端电连接，光电耦合器的输出端与MOS开关管的一个输入端电连接，MOS开关管的另一个输入端与外接电源端电连接，MOS开关管的输出端与二极管的一个输入端电连接，二极管的另一个输入端与接线端子电连接。这里，点火通道控制模块为64个独立的开关控制结构，各个通道采用独立硬件控制结构，各通道之间绝对独立，一个通道出现故障不会影响其它通道的正常工作。外接电源端为12V的直流电压。中央处理器和点火通道之间的控制采用光电隔离，防止因高压侧的点火通道故障而烧毁整个中央处理器，提高系统的安全性和可靠性。点火通道控制电路用于对烟条进行点火控制，具体工作方式为：中央处理器通过CAN接口单元接收到点火指令后（指令中包含待点燃数据）触发点火通道并打开点火通道的MOS开关管，将12V的直流电压通往碘化银烟条，从而激发碘化银烟条点燃。

如附图1、2、3所示，还包括人机交互界面，人机交互界面与中央处理器电连接，人机交互界面包括数码计数器、LED指示灯和控制按钮，数码计数器分别与LED指示灯和控 制按钮电连接。实际 工作时，LED指示灯显示烟炉各烟管的当前工作状态是否有烟条，LED指示灯亮：表示有烟条，LED指示灯灭：表示无烟条；上方数码计数器表示手动执行点火的点烟条数，控制按钮包括查询按键、装载按键、点火按键和数量设置按键，查询按键用于查询烟炉内当前烟条有无状态，装载按键用于重新装载烟条，点火按键用于手动执行点火操作，烟条数量设置按键分为向上设置按键和向下设置按键，均用于设置点烟的条数。

如附图2所示，中央处理器的自主协议扩展数据帧格式为通过标准CAN扩展格式的仲裁段再次分段扩展方式完成；扩展内容存在于标准CAN协议的仲裁段，扩展内容包括：地址段（占据11bit）、标示符（占据5bit）、偏移值（占据5bit）、标志符（占据2bit）、功能码（占据5bit）。地址段：指示当前点火控制 器的寻址信息；标示符：数据包共包括多少分帧组成（最大32分帧）；偏移值：该分帧在数据包中的具体位置（最大值31）；标志符：指示该分帧后是否还有其它分帧（0：无分帧，1：有分帧）；功能码：指示该数据携带的功能信息，0x00：表示查询指令，0x06：表示点火指令，0x0A：为烟炉状态指令，0x0B：为应答指令。

如附图1、2、3所示，中央控制器执行自主扩展协议的操作步骤为：第一步，取出地址段；第二步，解析数据包，根据标识符、偏移值和标识符3个字段完成；第三步，判断功能码；第四步，发送控制命令至点火通道控制电路或查询通道电路完成烟炉的点火或查询操作。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (10)

1.一种基于CAN组网的烟条点火控制装置，其特征在于包括通道采集电路、点火通道控制电路、通信接口电路和中央处理器，所述的通信接口电路包括CAN电平转换单元、CAN接口保护单元和CAN接口单元，通道采集电路的输出端与中央处理器的输入端电连接，中央处理器的输出端与点火通道控制电路电连接，中央处理器的发送接口与CAN电平转换单元的输入端电连接，CAN电平转换单元与CAN接口保护单元电连接，CAN接口保护单元与CAN接口单元电连接，CAN电平转换单元的输出端与中央处理器的接收接口电连接。

2.根据权利要求1所述的基于CAN组网的烟条点火控制装置，其特征在于通道采集电路包括64个点火通道、电平转换器、多路复用器、基准电源、比较器和与门逻辑控制器，电平转换器的一端分别与中央处理器的8条地址线电连接，电平转换器的另一端与多路复用器的一端电连接，多路复用器的另一端分别与64个点火通道电连接，比较器的输入端与多路复用器电连接，比较器的输出端和与门逻辑控制器的输入端电连接，与门逻辑控制器的输出端与中央处理器的中断接口电连接。

3.根据权利要求1或2所述的基于CAN组网的烟条点火控制装置，其特征在于点火通道控制电路包括64个与点火通道相对应的点火通道控制模块，点火通道控制模块包括光电耦合器、MOS开关管、二极管、接线端子和外接电源端，中央处理器与光电耦合器的输入端电连接，光电耦合器的输出端与MOS开关管的一个输入端电连接，MOS开关管的另一个输入端与外接电源端电连接，MOS开关管的输出端与二极管的一个输入端电连接，二极管的另一个输入端与接线端子电连接。

4.根据权利要求1或2所述的基于CAN组网的烟条点火控制装置，其特征在于还包括人机交互界面，人机交互界面与中央处理器电连接，人机交互界面包括数码计数器、LED指示灯和控制按钮，数码计数器分别与LED指示灯和控制按钮电连接。

5.根据权利要求3所述的基于CAN组网的烟条点火控制装置，其特征在于还包括人机交互界面，人机交互界面与中央处理器电连接，人机交互界面包括数码计数器、LED指示灯和控制按钮，数码计数器分别与LED指示灯和控制按钮电连接。

6.根据权利要求1或2所述的基于CAN组网的烟条点火控制装置，其特征在于中央处理器的自主协议扩展数据帧格式为通过标准CAN扩展格式的仲裁段再次分段扩展方式完成；扩展内容存在于标准CAN协议的仲裁段，扩展内容包括地址段、标示符、偏移值、标志符和功能码。

7.根据权利要求3所述的基于CAN组网的烟条点火控制装置，其特征在于中央处理器的自主协议扩展数据帧格式为通过标准CAN扩展格式的仲裁段再次分段扩展方式完成；扩展内容存在于标准CAN协议的仲裁段，扩展内容包括地址段、标示符、偏移值、标志符和功能码。

8.根据权利要求5所述的基于CAN组网的烟条点火控制装置，其特征在于中央处理器的自主协议扩展数据帧格式为通过标准CAN扩展格式的仲裁段再次分段扩展方式完成；扩展内容存在于标准CAN协议的仲裁段，扩展内容包括地址段、标示符、偏移值、标志符和功能码。

9.根据权利要求6所述的基于CAN组网的烟条点火控制装置，其特征在于中央控制器执行自主扩展协议的操作步骤为：第一步，取出地址段；第二步，解析数据包，根据标识符、偏移值和标识符3个字段完成；第三步，判断功能码；第四步，发送控制命令至点火通道控制电路或查询通道电路完成烟炉的点火或查询操作。

10.根据权利要求7或8所述的基于CAN组网的烟条点火控制装置，其特征在于中央控制器执行自主扩展协议的操作步骤为：第一步，取出地址段；第二步，解析数据包，根据标识符、偏移值和标识符3个字段完成；第三步，判断功能码；第四步，发送控制命令至点火通道控制电路或查询通道电路完成烟炉的点火或查询操作。