近幾年，隨著國家對煤礦安全生產的管理越來越規范，加強了對煤礦安全生產的監管力度，要求及時了解與查詢現場電力開關等電力設備的安全測控信息。目前，煤礦的配電開關均使用了微電腦智能控制設備，能根據各路負載的異常情況智能通斷，但均為主從式結構，網絡上只能一個主節點（中心站），缺乏統一的規范和通信協議，無法將開關的實時狀況傳送至通信總站，不利于統一管理和提前發現、及時處理故障，容易造成嚴重的安全事故。可靠性低、實時性差，難于實現實時性測控功能的要求。
因此，迫切需要一種新的遠程通信方案。基于CAN總線的長距離膠帶輸送機系統具有數據采集準確、通信實時可靠、完善的規范和協議監控系統功能完備等特點，軟件人機界面友好、可視化強度高。
1、系統總體方案設計和功能
由于膠帶輸送機距離長，有時輸送機多達10臺以上，整個輸送系統中的各臺輸送機既要能單獨控制，又要能全部集中控制。在如此長的距離內，CAN總線控制網絡是一個分布式的控制系統，各種智能控制、檢測信號的采集、保護動作都要分布到傳感器和執行機構所在現場，CAN總線的各個智能節點都具有CAN總線接口掛到CAN總線上。考慮到遠距離傳輸和現有總線的應用情況，整個系統采用了兩種總線結構。系統總體結構如圖1所示。
膠帶輸送機沿線的各類保護開關內嵌了CAN總線編碼器。CAN總線編碼器與通信總站之間采用CAN總線通訊，用以傳送各種編碼保護開關的編碼信息和狀態信息。通信總站與上位機之間采用RS485總線。
1.1 CAN總線編碼器
系統主要有CAN總線編碼器和通信總站組成。CAN總線編碼器采用MCS-51系列單片機和CAN總線收發器組成用來實現CAN總線的通信協議以及相關的控制功能。CAN總線編碼器的結構如圖2所示。
1.2通信總站
通信總站通過CAN總線接收CAN編碼器發來的保護開關狀態信息并通過RS485發送給上位機，同時擔任故障報警與故障顯示。系統中每個通信總站和一個CAN總線收發器82C250相連本系統可用于遠距離傳輸，因此需要一定的抗干擾措施，采用高速光電耦合器6N137實現CAN總線上各節點間的電氣隔離，接口電路見圖3。為保證總線阻抗匹配，CAN總線末端必須連接2個120A電阻，它們對總線阻抗匹配有著重要的作用，若不設置將大大降低總線數據通信時的可靠性和抗干擾性，甚至有可能導致無法通信。
2、通信規約
CAN編碼器和通信總站之間的信息傳遞采用了CAN總線的電氣規范。但通訊協議做了簡化處理，保留了CAN總線非破壞性總線仲裁機制。由于CAN編碼器傳送的數據較少，采用通信總站回送接收到CAN編碼器信息的方式實現通信數據校驗，一旦發生數據錯誤，CAN編碼器會重新發送。
通常情況下，CAN編碼器主動向通信總站發送保護開關的狀態信息，通訊總站回送校驗信息，只有通訊總站發送命令時，通信總站才主動向CAN編碼器發送信息。 通信總站和上位機之間傳遞信息采用下列格式：1位起始位，1位停止位，無奇偶校驗，波特率為2400bps。通訊數據幀格式如表1所示。
發送數據之前要求數據總線靜止時間大于3，5個字節，數據幀中Tl，T2，T3，T4分別代表一個字節的靜止時間，當最后一個字節傳輸完，數據總線靜止時間（即無數據時間）還需大于3.5個字節后，才可以開始發送新的數據。
3試驗結果
為了考核簡化了CAN總線通信協議的膠帶輸送機故障定位系統的運行情況，試驗中監控界面如圖4所示。構建了圖所示的5試驗系統。
4結束語
采用CAN總線通信技術，把相距甚遠的多個系統連成監控的整體，提高了系統內部的通信速率，加強了系統的實時性和可靠性，增強了抗干擾能力。每個CAN總線節點都可以作為主機，一旦保護器狀態發生變化，智能編碼器發送狀態信息，加快了故障處理。
基于CAN總線故障定位系統具有以下特點：
(1)安全信息監控功能：實時膠帶輸送機相關敏感數據信息，能夠檢測必要地點的偏跑、撒料、打滑等信息；實時監控膠帶輸送機設備的運行，能夠檢測其運轉情況，并可能告知其開停狀態等。
(2)數據處理和存儲：設計實時數據庫及歷史數據庫管理系統，用于對在線運行數據及歷史數據的管理。數據庫提供大量的在線監控、數據庫管理、統計、維護等工具。
(3)遠程監控功能：實現數據共享，煤礦各級領導辦公室和上級主管部門能夠實時監控膠帶機運行信息，共享數據庫的資源。
(4)自診斷功能：當詢問膠帶輸送機檢測分站時，CAN總線編碼器，用以傳送各種編碼保護開關的編碼信息和狀態信息。當檢測到某到故障點時，能夠發出報警。
