基于以太网和CAN总线的楼宇自动化系统设计

摘要：提出了一种使用以太网技术和CAN技术实现楼宇自动化的方案，并给出了软硬件的具体实现办法。该方案由主控计算机、以太网通讯节点以及现场CAN节点构成一个分层网络控制系统，其中以太网节点由路由器和嵌入了TCP／IP协议栈的嵌入式系统构成，现场CAN节点由单片机、AD／DA转换模块、CAN模块、传感器及执行机构组成。系统具有容错性好、实时性高，管理方便等优势，可实现智能遥控，故障发现，集中管理等功能。关键词：以太网；CAN总线；楼宇自动化；控制系统 随着现代化城市建设的发展，出现了越来越多的高层建筑，如何统一管理和监控建筑内公用的机电设备，成为当今楼宇自动化研究的热点方向之一。以“分散控制，集中管理”为基本思想，设计了一种基于以太网和CAN总线的楼宇自动化控制系统。采用分层管理和控制，与传统控制结构相比，每个现场设备节点都具有通信和控制能力，各自可以独立控制而不依赖于主控计算机，同时也具有简单的故障自动修复功能，因而只要控制规律确定以后，平时主控机只需要监视设备节点既可，这样就提高了整个系统的自动化水平。所选的以太网和CAN总线的组合，相比其他总线，软硬件技术成熟、安全可靠、传输速度快且成本低廉、易于扩展和维护。1 网络结构设计 系统结构如图1所示。系统设计两层网络，第1层是以太网，由路由器和交换机组成，负责连接主控机和各个区域的上位机，各上位机内嵌简单的TCP／IP协议栈，通过以太网将其下的设备节点的状态实时的反馈到主控机中，也可以接受主控机发送出的控制指令。以太网提供了冗余网络结构，主控机的位置可以随时移动，通过新的路由器接入网络即可。第2层是CAN网络，由CAN控制器和收发器组成，负责连接设备节点，将采集到的数据传送至上位机，并接收上位机的命令消息。由于上位机实际上起到了一个网关的作用，因此两层网络结构扩大了通信的带宽，减轻了总线的负担。再加上CAN特有的非破坏性总线仲裁技术，即使在网络负重很大的情况下，也不会出现网络瘫痪情况。

本文引用地址：

2 硬件方案 上位机以NXP LPC2478为主芯片，由电源稳压模块、以太网收发器，隔离变压器、CAN收发器等组成。LPC2478以ARM7为内核，它包括1个10／100以太网媒体访问控制器(MAC)、1个带4 kB终端RAM的USB全速设备／主机／OTG控制器、4个UART、两路CAN通道、1个SPI接口、2个同步串行端口、3个I2C接口和1个I2S接口。同时还带有1个4 MHz的片内振荡器、98 kB RAM、以及一个外部存储器控制器来支持上述的各种串行通信接口。电源稳压模块将输入电源电压滤波并稳定在3．3 V左右，可以防止电压瞬时的下降导致的程序跑飞。CAN收发器采用PCA82C250，以太网接口用常见的的RJ45型网线接口。 设备节点使用STC89C52单片机作为微控制器，外扩SJA1000为CAN控制器，为便于调试，扩展电平转换芯片MAX232作为备用调试通道。根据不同需要，还要连接不同的传感器和其他执行机构，比如中央空调系统，可连接DS18B20温度传感器将温度采集并以数字量直接传送给STC 89C52，STC89C52则按预先设置好的方案，控制压缩机工作。必要时可以由主控机发送控制命令，修改预先设置的方案参数。 将上位机的网口连接至交换机网口，路由器的LAN口也和交换器连接，路由器的WAN口连接进入楼宇局域网。

黑龙江西装定制

聊城定制工作服

东营工服