CAN-bus总线系统结构简单,性价比较高。
实现原理
在此,以小区的门禁系统(带多防区)之间的通讯为例,来代表小区的各类检测控制系统(如:电子巡更系统、智能停车场系统、小区电子告示牌广告牌)的系统互联的可操作模式。
系统设备
小区门禁系统以家庭为主要对象,每户一个家庭主机,接收来自楼梯入口处(梯口门禁机)、小区门口(区口门禁机)处和小区管理中心(中心管理机)的各类视频、音频和控制信息,同时向小区管理中心发送当前室内状况信号,并可实时报告突发事件。
图1 基于CAN-bus总线的家庭主机主要功能图
电梯口门禁机、小区口门禁机带摄像功能,还可以支持各种智能卡、密码开门,同时能和中心管理机进行报警等通讯。中心管理机可实现主动呼叫用户、信息的群发、对讲、监看、接收报警和提示等等管理功能。
系统里的各个控制设备都具有一路或多路CAN-bus总线接口,并且可以根据CAN-bus总线的特点在原有的RS-485总线接口设备的基础上扩展更多有用的功能,而使整个小区系统更加智能化。
CAN-bus网络
这些设备间使用CAN-bus总线通讯后,可以更彻底的实现分布式的管理理念,设备在网络中的地位是平等的,可以没有主机和从机的概念,各设备平时只处理当地的功能,而不必一直去查询其他的设备,总线处于空闲状态;当其中一个或者是多个设备需要通讯或有突发事件,都可以主动向总线发送数据而不至于使总线产生混乱,而保持较高的总线利用率。总体上说则是加强整个系统的实时性、合理性。
CAN-bus总线采用两线的差分信号传输(CANH和C ANL)。通讯介质采用普通的双绞线即可,价格低,选材方便,布线简洁。网络一般采用直线拓扑结构,在总线的两个端点各接一个终端电阻。CAN-bus总线还支持多种其他网络结构,即使是不同的建筑布局,CAN总线也可以在其中灵活运用。
安徽维尔特仪表线缆有限公司RS485总线基本特性
根据RS485工业总线标准,RS485工业总线为特性阻抗120Ω的半双工通讯总线,其较大负载能力为32个有效负载(包括主控设备与被控设置)。
当使用较细的通讯电缆,或者在电磁干扰较强的环境使用本产品,或者总线上连接有较多的设备时,较大传输距离相应缩短;反之,较大距离加长。
主干网上的设备,如围墙机、管理机、主机等均分配一个ID号,即通信联络地址。主干网对讲线,一般都是用一芯线(地线除外),是一种半双工方式。视频用一根同轴电缆。如果要求有多对访客住户同时进行对讲(所谓多通道),则必须增加音频线和视频线。
主机(副机)与分机一般不能直接连接,中间必须增加解码器,这有利于系统的稳定和增强抗干扰能力。
主机(副机)与解码器均通过一个叫做网络联接器的设备在弱电井内连接,解码器与解码器之间总线方式或是星型方式连接。每个解码器也有一个ID号,是主机与之通信的联络地址。(二进制编码)
主机与解码器之间的连线,叫楼内总干线,所用电缆芯数因厂家不同而有所区别。
rs-485总线运用存在的问题
1、 阻抗不连续 信号在传输过程中如果遇到阻抗突变,信号在这个地方就会引起反射,这种信号反射的原理,与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是相似的。消除这种反射的方法,就是尽量保持传输线阻抗连续,实际工程中在电缆线的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻的原理就是为了减小信号反射。 从理论上分析,在传输电缆的末端只要跨接了与电缆特性阻抗相匹配的终端电阻,就能有效的减少信号反射。但是,在实现应用中,由于传输电缆的特性阻抗与通讯波特率等应用环境有关,特性阻抗不可能与终端电阻完全相等,因此或多或少的信号反射还会存在。信号反射对数据传输的影响,归根结底是因为反射信号触发了接收器输入端的比较器,使接收器收到了错误的信号,导致crc校验错误或整个数据帧错误。这种情况是无法改变的,只有尽量去避免它。 2、rs-485接地问题 仅仅用一对双绞线将各个接口的a、b端连接起来,而不对rs-485通信链路的信号接地,在某些情况下也可以工作,但给系统埋下了隐患。rs-485接口采用差分方式传输信号并不需要对于某个参照点来检测信号系统,只需检测两线之间的电位差就可以了。但应该注意的是收发器只有在共模电压不**出一定范围(-7v至+12v)的条件下才能正常工作。当共模电压**出此范围,就会影响通信的可靠直至损坏接口。如图1所示,当发送器a向接收器b发送数据时,发送器a的输出共模电压为vos,由于两个系统具有各自独立的接地系统存在着地电位差vgpd,那么接收器输入端的共模电压就会达到vcm=vos+vgpd。rs-485标准规定vos≤3v,但vgpd可能会有很大幅度(十几伏甚至数十伏),并可能伴有强干扰信号致使接收器共模输入vcm**出正常围,在信号线上产生干扰电流轻则影响正常通信,重则损坏设备。 3、rs-485的总线结构及传输距离 rs-485支持半双工或全双工模式。网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构不支持环形或星形网络,较好采用一条总线将各个节点串接起来。从总线到每个节点的引出线长度应尽量短,以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响较低。在使用rs485接口时,对于特定的传输线经,从发生器到负载其数据信号传输所允许的较大电缆长度是数据信号速率的函数,这个长度数据主要是受信号失真及噪声等影响所限制。当数据信号速率降低到90kbit/s以下时,假定较大允许的信号损失为6dbv时,则电缆长度被限制在1200m。实际上,在实用时是完全可以取得比它大的电缆长度。当使用不同线径的电缆。则取得的较大电缆长度是不相同的。
低环境温度:聚氯乙烯护套:固定敷设-40℃,非固定敷设-15℃可溶聚四氟乙烯(PFA)绝缘不**过260℃2.高工作温度:聚全氟乙丙烯(F46)绝缘不**过200℃1.交流额定电压:U0/U450/750KVKVVP2铜带控制电缆使用特
基于CAN-bus总线的每单元布线结构图
每栋楼的每单元的布线和网络结构如图3所示。每单元只需要一条双绞线作为单元主线,该主线直接引至和其他单元共用的CAN集线器,家庭主机的支线直接挂接在主线上(CANH接主线的CANH,CANL接CANL)。
每栋楼每单元的单元主线通过CAN集线器和小区主线相连,避免了小区主线直接作为单元主线使用而浪费大量C AN总线线材。每户的CAN总线支线则直接挂接在单元总线上。这就形成了一个完整的小区CAN总线实现方案的布线结构。
系统中用到的CAN-bus工具简单介绍如下,“CAN-bus 接口卡”是基于PC和各工控机的各种接口类型(如:PCI、ISA、USB、RS-232、PC-104等接口)的带C AN-bus接口的卡,这样计算机就可以方便的成为一个CAN-bus总线的管理节点。“CAN-bus中继器”功能是延长通讯距离,扩充网络节点数,将一条CAN-bus总线距离和节点数成倍增长。CAN-bus集线器”的功能是延长通讯距离,扩充CAN-bus网络节点数,节约CAN-bus总线的通讯线材,将多条CAN-bus总线集成为一条传输线;和CAN-bus中继器的区别是,CAN-bus集线器可以将多条总线的信息汇总到一条总线方便传输。
结论
随着人们生活水平的提高,对居住环境的要求不断提高,加上近年来计算机和信息产业的发展,智能化以较快的步伐进入到住宅小区和家庭中。并且在智能化的要求越来越高、智能化系统越来越庞大、家居环境舒适度越来越高的情况下。老一代的通讯系统已跟不上整体技术的进步。
开放的CAN-bus具有优越简洁等诸多特点,使得CAN-bus总线设备和CAN-bus总线系统的更加智能化。CAN-bus总线完全可以将智能小区和智能楼宇的所有控制系统**的连接在一起,彻底的实现分布管理、集中控制。并能有效的控制系统的成本投入,减少工程的后期维护和维修。
目前,国内已经有一些大型高档住宅小区采用CAN-bus总线作为小区的控制管理网络,并且取得了良好的社会效益、经济利益,有效地降低了设备投入成本,节省了管理维护成本。比如,上海地区的AN-KE电子公司、上海真理电子公司等多家企业都已经成功地将建立了基于CAN-bus总线的智能小区管理网络。
同时,在众多小区的消防系统、电梯系统中,由于对网络的实时性、可靠性、性价比等方面提出了很高的要求,这些领域基本上已经形成CAN-bus 网络统一实现的形势。
作为公共安全的一个组成部分,门禁系统的可靠性、安全性、稳定性是一个很重要的指标。而CAN_bus所具有的高抗
干扰能力、多主结构、可靠的出错处理机制、节点在严重错误的情况下自动退出总线等特点,使CAN_bus总线在门禁系