專利名稱：一種連接于can現場總線設備的自動順序編號電路和方法
技術領域：
本發明屬于CAN現場總線技術領域，尤其涉及一種在多個設備的CAN總線 連接網絡中，對設備進行自動順序編號的電路和方法。
背景技術：
CAN現場總線技術大量用于工業生產現場、汽車等領域，是較成熟的技術， CAN其拓樸結構如圖l所示，各個設備均掛接在總線上，在邏輯控制上沒有左右 相鄰的區分(即沒有順序關系)。
但是，在某些工業生產應用場合，如煤礦井下綜采工作面液壓支架的電控 系統中， 一個支架控制器控制一架支架，百多架支架組成一個綜釆工作面的支 護系統， 一架支架即上述的設備，如圖2所示。支架控制器控制所對應支架的 各種動作，因為綜合采煤的工藝要求，需要相鄰支架的控制(例如，在支架1 上操作支架控制器l，控制支架控制器2給支架2發出動作命令，使支架2動作)， 即需要辨識相鄰支架，并具有順序關系的操控要求。
對于CAN現場總線結構的電控系統，需要先對支架和與之連接的支架控制 器進行順序編號，使支架l對應的支架控制器編號為1,支架2對應的支架控制 器編號為2，以此類推，支架N對應的支架控制器編號為N，然后才能進^f亍相鄰 控制。
發明內容
本發明的目的是解決CAN現場總線結構的設備順序操控中需要將設備順序 編號的問題，提供一種自動順序編號電路。
本發明的另一個目的是提供一種利用上述自動順序編號電路對連接于CAN 現場總線設備進行自動順序編號的方法。
本發明的目的分別通過下述技術方案來實現
一種連接于CAN現場總線設備的自動順序編號電路包括
5單片機，具有CAN驅動引擎模塊、脈沖計數器模塊； 接收器，通過第一光電耦合器與單片機的脈沖計數器模塊具有信號連接； 總線收發器，通過第二光電耦合器與單片機的CAN驅動引擎模塊具有信號 連接；
總線開關，串聯于現場總線中，將CAN現場總線分為第一總線和第二總線 兩部分，其一端電連接第一總線，另一端電連接第二總線； 接收器與第一總線電連接； 總線收發器與第二總線電連接。
所述第二總線通過總線收發器、第二光電耦合器與單片機的CAN驅動引擎 模塊建立半雙工通信。
所述現場總線上的信號通過接收器、第一光電耦合器后，以脈沖信號送入 單片機的脈沖計數器模塊。
所述總線開關斷開后，作為隱性信號接入現場總線。
一種利用上述自動順序編號電路，對連接于CAN現場總線設備進行自動順 序編號方法包括如下步驟
a. 每臺電連接有自動順序編號電路的設備以左右鄰接的拓樸結構連接于 現場總線，其中一臺設備的自動順序編號電路的第一總線與其左鄰i殳備 的自動順序編號電路的第二總線電連接，上述設備的第二總線與其右鄰 設備的第一總線電連接，依此類推；下述操作皆由各設備的自動順序編 號電路完成；
b. 接通所有設備的總線開關，任意一臺設備通過其第二總線發出順序編號 命令，該設備稱為受控設備；
c. 所有其它設備通過現場總線收到上述順序編號命令后，與受控設備一 起，執行"斷開總線開關，發送脈沖信號"，確定第一設備；
d. 第一設備通過其CAN驅動引擎向其第二總線發出本設備的附有編號信 息的脈沖信號，然后接通其總線開關；
e. 與第一設備右鄰的設備接收上述步驟d的脈沖信號，執行"接通總線開
6關，接收編號信息"，標記自身為第二設備；
f. 第二設備執行"斷開總線開關，發送脈沖信號"，然后接通其總線開關；
g. 與第二設備右鄰的設備如步驟e,標記自身為第三設備；
h. 其余依次右鄰的設備按步驟f、 g,直到步驟a所述拓樸結構中的最右端 設備標記自身為第N設備；
i. 第N設備執行"斷開總線開關，發送脈沖信號"，并保持設定的時間， 時間滿后，脈沖信號依然能夠發送成功，則接通總線開關，向現場總線 發出包含設備總數信息的結束信號。
所述步驟c的具體過程是，所有其它設備通過現場總線收到上述順序編號 命令后，與受控設備一起，都將各自的總線開關斷開，并通過各自的CAN驅動 引擎在設定的時間內持續向各自的第二總線發出脈沖信號，未收到脈沖信號的 設備標記自身為第一設備。
所述步驟d中，第一設備脈沖信號發送成功后則停止發送，然后接通其總 線開關。
所述步驟e中，"接通總線開關，接收編號信息"是指與第一設備右鄰的設 備接通其總線開關，接收到一幀完整的第一設備發出的編號信息，則標記自身 為第二設備。
所述步驟f的具體過程是，斷開自身的總線開關，通過其CAN驅動引擎向 其第二總線發出本設備的附有編號信息的脈沖信號，發數成功后就停止發數， 然后接通其總線開關。此處所述的發數成功是指，有其它設備收到此信號則表 示發送成功。
本發明采用上述結構的電路和/或方法，在任意一臺設備上都可以發出編號 命令，自動找到處于CAN現場總線拓樸結構最左邊的第一"i殳備進行標記編號， 并依次找到第二設備、第三設備，直到位于拓樸結構最右邊的笫N設備，即最 后一臺設備進行分別標記編號，從而實現自動順序編號，為CAN現場總線中各 設備依賴于上述標記的順序編號進行順序關系的操控奠定技術條件。
本發明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中
圖l是通用CAN現場總線的拓樸結構示意圖2是本發明實施例的CAN現場總線的拓樸結構示意圖3是本發明中自動順序編號電路的結構示意圖4是本發明實施例帶有自動順序編號電路的CAN拓樸結構示意圖5是本發明實施例中總線開關的電路圖6是本發明實施例中接收器及與之連接的光電耦合器的電路圖； 圖7是本發明實施例中收發器及與之連接的光電耦合器的電路圖； 圖中標號l是單片機，2是第一光電耦合器，3是第二光電耦合器，4是
接收器，5是總線收發器，6是總線開關，7是第一總線，8是第二總線，9是單
片機內的脈沖計數器模塊，IO是CAN驅動引擎。
具體實施例方式
下面結合具體實施例和附圖對本發明作進一步的說明。 實施例1:
如圖2所示，連接于CAN現場總線的設備為支架及各自的支架控制器，各 支架分別與各自的支架控制器連接形成一個設備單元，每個設備單元掛接于CAN 現場總線。
為了將各支架與其支架控制器對應起來，順序編號，每個支架控制器內設 置了自動順序編號電路。
上述的自動順序編號電路如圖3所示，包括
單片機1，具有CAN驅動引擎模塊10、脈沖計數器模塊9;
接收器4，通過第一光電耦合器2與單片機1的脈沖計數器模塊9具有信號 連接；
總線收發器5,通過第二光電耦合器3與單片機1的CAN驅動引擎模塊10 具有信號連接；
8總線開關6，串聯于現場總線中，將每個設備左右兩邊的CAN現場總線分為 第一總線7和第二總線8兩部分，其一端電連接第一總線7，另一端電連"t妻第二 總線8;
接收器4與第一總線7電連接； 總線收發器5與第二總線8電連接。
上述第二總線8通過總線收發器5、第二光電耦合器3與單片機1的CAN驅 動引擎模塊IO建立半雙工通信。
上述現場總線上的信號通過接收器4、第一光電耦合器2后，以脈沖信號送 入單片機1的脈沖計數器模塊9。
上述總線開關6接通時，不影響現場總線上的信號傳遞，其斷開后，作為 隱性信號接入現場總線。
一個實施例中，總線開關6的電路結構如圖5所示，受控開關RK1為雙刀 雙擲開關，雙刀的靜觸頭分別連接第二總線的兩條引線CAN2H、 CAN2L,動觸頭 分別連接第一總線的兩條引線CAN1H、 CAN1L。控制受控開關RK1的線圈一端連 接電源，另一端與三極管Q29的集電極連接，該線圈兩端并聯有二極管D4,且 二極管D4的負端接電源。三極管Q29的發射極接地，基極與發射極之間連接有 電阻R78,基極通過電阻R79、 二極管D35接收控制信號CAN-SW,其中二極管 D35的負端連接電阻R79。受控開關RK1的動觸頭端與接收器連接，靜觸頭端與 收發器連"l妻。
一個實施例中，接收器4及與之連接的第一光電耦合器2的組合電路結構 如圖6所示。其中U14為CAN信號的驅動及接收芯片(可稱之為如圖6所示的 收發器芯片)，U13為光電耦合器芯片；線路CAN1L及CAN1H與第一總線7相連， 線CAN-PLUG與單片機1的脈沖計數模塊9相連；元件C37、 C59、 C34、 R94、 R93 構成CAN總線的終端匹配電阻電路，D5、 D13構成CAN總線的限壓保護電路。總 線上的脈沖信號由線CAN1L、 CAN1H引入后，經限壓保護電路、終端匹配電后， 進入到收發器芯片，然后經光電耦合器耦合到線CAN-PLUG上，最后送到單片才幾 內進行處理。
9一個實施例中，收發器5及與之連接的第二光電耦合器3的組合電路結構 如圖7所示。其中U10為CAN信號的驅動及接收芯片(可稱之為如圖7所示的 收發器芯片)，U8及U9為光電耦合器芯片；線路CAN1L及CAN1H與第二總線8 相連，線CAN-TX及線CAN-RX與單片機1的CAN驅動引擎模塊10相連；元件C32、 C57、 C56、 R72、 R67構成CAN總線的匹配電阻，D6、 D14構成CAN總線的^f呆護 電路。編號信息通路是第二總線8與線CAN1L、 CAN1H接放，經限壓保護電路、 終端匹配電后，接入到收發器芯片，然后經光電耦合器后，由線CAN-TX和線 CAN-RX與單片機相連。
實施例2:
一種利用上述自動順序編號電路，對連接于CAN現場總線的設備進行自動 順序編號的方法，主要是通過任一臺設備的自動順序編號電路向總線發出編號 命令，然后所有設備斷開各自的總線開關，發送脈沖信號，在圖2、圖4所示的 拓樸結構中，最左邊的設備接收不到該脈沖信號，則標記自身為第一設備。然 后再對其余設備進行自動順序編號。
本實施例中，以如圖2所示的多臺煤礦井下綜采工作面液壓支架及其支架 控制器所構成的CAN現場總線為例，具體說明自動順序編號方法的過程。
在每臺液壓支架及其支架控制器構成一個設備單元，以下簡稱為設備，在 編號過程中，兩者具有對應的編號，即，支架控制器編為1號，則與其連#~的 支架也為1號，依此類推。本實施例中以四臺設備為例進行說明。
每個支架控制器內設置有實施例1所述的自動順序編號電路。
則圖2所示的CAN現場總線拓樸結構可以如圖4所示。
自動順序編號包括如下步驟
a. 按圖2或圖4所示的拓樸結構將每臺設備連接于CAN現場總線上；
b. 接通所有設備的總線開關6，在任意一臺設備上，通過其第二總線8發 出順序編號命令"CON",并把該設備稱為受控設備；
c. 因所有的總線開關6都接通，則所有其它設備都可以通過現場總線(此 時，受控i殳備的第二總線上的信號即現場總線上的信號)收到上述順序
10編號命令后，與受控設備一起，執行"斷開總線開關，發送脈沖信號"，
即都將各自的總線開關6斷開，并通過各自的CAN驅動引擎IO在設定 的時間內持續向各自的第二總線8發出脈沖信號，如圖4所示，如果第 二設備的第二總線8收到上述脈沖信號，因其右鄰的第三設備的第一總 線與其連接，則第三設備的第一總線上也有上述脈沖信號，即除了第一 設備的第一總線因其總線開關6斷開，而不能收到上述脈沖信號，其它 所有設備都可以收到上述脈沖信號。根據這一情況，則未收到脈沖信號 的設備標記自身為第一設備，也就是拓樸結構的最左邊設備；
d. 第一設備通過其CAN驅動引擎10向其第二總線8發出本設備的附有編 號信息的脈沖信號，發送成功(即有其它設備接收到此信號則表示發送 成功)后則停止發送，然后接通其總線開關；
e. 與第一設備右鄰的設備因其第一總線與第一設備的第二總線連接，可以 接收上述步驟d的脈沖信號(因只有第一設備的總線開關接通，其它設 備接收不到該脈沖信號)，接收到后，執行"接通總線開關，接收編號 信息"，即接通其總線開關，接收到一幀完整(第一設備向總線發出一 幀編號信息，若無其它設備來接收此信息，則第一設備再重新發出一幀 編號信息，直到有其它設備接收到該信息為止)的第一設備發出的編號 信息，依據第一設備的編號信息標記自身為第二設備；此過程中，在第 二設備接通其C緒總線開關后接收第一設備發出的編號信號時，與第二 設備右鄰的設備也會收到第一設備發出的上述CAN總線脈沖信號，它收 到的脈沖信號最多只有兩個幀信號，因此合適設置與與第二設備右鄰設 備的脈沖計數器，不對上述兩個幀信號做出反應。即在此過程中，有可 能在第一設備發送一幀編號信號的期間時，第二設備接通總線開關，但 是第二設備對此接收不完整的編號信號不做處理。第一設備繼續重發一 幀編號信號，第二設備接收到此完整的編號信號，則處理，第一設備就 停止再發數。同時，在第二設備接通總線開關后，第三設備(第二設備 的右鄰設備)的脈沖計數器能收到第 一設備發出的最多兩幀編號信號
ii(脈沖)，合適設置此脈沖計數器的分頻器值，使這最多兩幀編號信號 脈沖計不滿此脈沖計數器，則第三設備認為沒有收到脈沖信號，故此時 不做任何操作。
f 第二設備斷開自身的總線開關6,通過其CAN驅動引擎10向其第二總 線8發出本設備的附有編號信息的脈沖信號，發數成功后就停止發數， 然后接通其總線開關6;
g. 與第二設備右鄰的設備能收到步驟f的CAN總線脈沖信號，它收到的脈 沖信號計滿后，接通其CAN總線開關，然后收到一幀完整的第二設備附 有編號信息的脈沖信號，依據第二設備的編號信息標記自身為第三i殳
備；
h. 第三設備完成自編號后，執行"斷開發數"，即，斷開共總線開關6, 通過其C緒驅動引擎10向其第二總線發出附有本設備編號信息的脈沖 信號，發數成功后就停止發數，然后接通其總線開關6;
i. 與第三設備右鄰設備能收到步驟h所述的脈沖信號，它收到的脈沖信號 送入其脈沖計數器模塊計滿后，接通其總線開關6，然后收到一幀完整 的第三設備發出的編號信息，依據第三設備的編號信息標記或編號自身 為第四設備；
j.第四設備斷開其CAN總線開關6，通過其CAN驅動引擎10向其第二總 線發出附有本設備編號信息的脈沖信號一段時間，時間滿后，脈沖信號 依然能夠發送成功，則接通其總線開關，向現場總線發出包含設備總數
信息的結束信號。
上述各步驟中，在第一設備標記或編號完畢后，其它設備農次先斷開自身 的總線開關，發送脈沖計數信號，然后接通自身的總線開關，以^使與其右鄰的 設備接收上述脈沖計數信號，該右鄰的設備接收到上述脈沖計數信號后再接通 其自身的總線開關，根據其左鄰設備的編號信息，將自身標記或編號為下一號 設備，依此類推，直到最后一臺設備將自身標記為第N臺設備(本實施例中為 第四臺)，然后最后一臺(即拓樸結構的最右邊一臺)設備發出包含有設備總數
12信息的結束信號，自動順序編號過程結束。
上述方法將各設備順序編號，可以根據各設備的編號標識各設備，將編號 信息加入到操控信息中，以便于實現順序關系的操控。
本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互 相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除 非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非 特別敘述，每個特征只是一 系列等效或類似特征中的一個例子而已。
本發明并不局限于前述的具體實施方式
。本發明擴展到任何在本說明書中披 露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新 的組合。
權利要求
1、一種連接于CAN現場總線設備的自動順序編號電路，其特征在于，包括單片機，具有CAN驅動引擎模塊、脈沖計數器模塊；接收器，通過第一光電耦合器與單片機的脈沖計數器模塊具有信號連接；總線收發器，通過第二光電耦合器與單片機的CAN驅動引擎模塊具有信號連接；總線開關，串聯于現場總線中，將CAN現場總線分為第一總線和第二總線兩部分，其一端電連接第一總線，另一端電連接第二總線；接收器與第一總線電連接；總線收發器與第二總線電連接。
2、 如權利要求1所述一種連接于CAN現場總線設備的自動順序編號電路， 其特征在于，所述第二總線通過總線收發器、第二光電耦合器與單片機的CAN 驅動引擎模塊建立半雙工通信。
3、 如權利要求2所述一種連接于CAN現場總線設備的自動順序編號電3各， 其特征在于，所述現場總線上的信號通過接收器、第一光電耦合器后，以樂h沖 信號送入單片機的脈沖計數器模塊。
4、 如權利要求1所述一種連接于CAN現場總線設備的自動順序編號電路， 其特征在于，所述總線開關斷開后，作為隱性信號接入現場總線。
5、 一種連接于CAN現場總線設備的自動順序編號方法，其特征在于，包括 如下步驟a. 每臺連接于CAN現場總線的設備都設置有能夠通斷其左右兩端現場總 線的總線開關，并都能向CAN現場總線發送脈沖信號；b. 接通所有設備的總線開關，任意一臺設備通過其第二總線發出順序編 號命令，該設備稱為受控設備；c. 所有其它設備通過現場總線收到上述順序編號命令后，與受控設備一 起，執行"斷開總線開關，發送脈沖信號"，確定第一設備；d. 第一設備通過其CAN驅動引擎向其第二總線發出本設備的附有編號信息的脈沖信號，然后接通其總線開關；e. 與第一設備右鄰的設備接收上述步驟d的脈沖信號，執行"接通總線 開關，接收編號信息"，標記自身為第二設備；f. 第二設備4丸行"斷開總線開關，發送脈沖信號"，然后^l妄通其總線開關；g. 與第二設備右鄰的設備如步驟e,標記自身為第三設備；h. 其余依次右鄰的設備按步驟f 、 g,直到步驟a所述拓樸結構中的最右 端設備標記自身為第N設備；i. 第N設備執行"斷開總線開關，發送脈沖信號"，并保持設定的時間， 時間滿后，脈沖信號依然能夠發送成功，則接通總線開關，向現場總 線發出包含設備總數信息的結束信號。
6、 如權利要求5所述一種連接于CAN現場總線設備的自動順序編號方法， 其特征在于，所述連接于CAN現場總線的每臺設備都各自連接有自動順序編號 電路，該電^各包招r單片機，具有CAN驅動引擎模塊、脈沖計數器模塊； 接收器，通過第一光電耦合器與單片機的脈沖計數器模塊具有信號連接； 總線收發器，通過第二光電耦合器與單片機的CAN驅動引擎模塊具有信號 連接；總線開關，串聯于現場總線中，將CAN現場總線分為第一總線和第二總線 兩部分，其一端電連接第一總線，另一端電連接第二總線； 接收器與第一總線電連接； 總線收發器與第二總線電連才妻。
7、 如權利要求6所述一種連接于CAN現場總線設備的自動順序編號方法， 其特征在于，所述步驟c的具體過程是，所有其它設備通過現場總線收到上述 順序編號命令后，與受控設備一起，都將各自的總線開關斷開，并通過各自的 CAN驅動引擎在設定的時間內持續向各自的第二總線發出脈沖信號，未收到脈 沖信號的設備標記自身為第 一設備。
8、 如權利要求7所述一種連接于CAN現場總線設備的自動順序編號方法，其特征在于，所述步驟d中，第一設備脈沖信號發送成功后則停止發送，然后 接通其總線開關。
9、 如權利要求8所述一種連接于CAN現場總線i殳備的自動順序編號方法， 其特征在于，所述步驟e中，"接通總線開關，接收編號信息"是指與第一i殳備 右鄰的設備接通其總線開關，接收到一幀完整的第一設備發出的編號信息，則 標記自身為第二設備。
10、 如權利要求9所述一種連接于CAN現場總線i殳備的自動順序編號方 法，其特征在于，所述步驟f的具體過程是，斷開自身的總線開關，通過其CAN 驅動引擎向其第二總線發出本設備的附有編號信息的脈沖信號，發數成功就停 止發數，然后接通其總線開關。
全文摘要
本發明公開了一種連接于CAN現場總線設備的自動順序編號電路及方法，屬于CAN現場總線技術領域，解決CAN現場總線結構的設備順序操控中需要將設備順序編號的問題，電路包括具有CAN驅動引擎模塊、脈沖計數器模塊的單片機，通過第一光電耦合器與單片機的脈沖計數器模塊具有信號連接的接收器，通過第二光電耦合器與單片機的CAN驅動引擎模塊具有信號連接的總線收發器，一端電連接第一總線、另一端電連接第二總線的總線開關，接收器與第一總線電連接，總線收發器與第二總線電連接；方法是通過通斷各電路中的總線開關，以傳遞編號信息，使右鄰設備根據其左鄰設備的編號信息順序編號。
文檔編號H04L29/02GK101582825SQ200910059788
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月26日 優先權日2009年6月26日
發明者劉慶華, 姚志生, 波 張, 陳建先, 陳治勇 申請人:四川神坤裝備股份有限公司