CAN(Control Area Network)總線最初是一種為汽車車載設(shè)備(傳感器、執(zhí)行器)控制而設(shè)計的串行數(shù)字通信總線,由德國BOSCH公司和美國INTEL公司在20世紀80年代末期開發(fā)成功,并于1993年成為國際標準ISO11898。其目的是用多點、串行數(shù)字通訊技術(shù)取代常規(guī)的直接導(dǎo)線信號連接,可以節(jié)省大量車載設(shè)備的電纜布線。由于CAN總線芯片可靠性高、協(xié)議精練、價格低、貨源廣泛,因而在工業(yè)測控領(lǐng)域也獲得廣泛應(yīng)用。但是,工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境惡劣,電磁干擾較為嚴重,如何保證CAN總線通訊的可靠性尤為重要。
1 CANsmc系統(tǒng)概述
北京航空航天大學和北京和利時電機技術(shù)有限公司聯(lián)合定義了一種基于CAN總線的數(shù)字伺服通訊協(xié)議——CANsmc(CAN for synchronous motion control)。CANsmc采用主從式的雙通道網(wǎng)絡(luò),由一個主站和最多61個從站組成,如圖1所示。系統(tǒng)的通訊由主站管理和協(xié)調(diào),通道0為指令通道,主站通過它向各個從站發(fā)送控制指令數(shù)據(jù)。通道1為狀態(tài)通道,各個從站通過它向主站發(fā)送運行狀態(tài)數(shù)據(jù)。
在電子產(chǎn)品的設(shè)計中,電磁兼容EMC(Electro Magnetic Compatibility)性能對系統(tǒng)的影響非常大,關(guān)系到其能否正常穩(wěn)定運行。國際上已經(jīng)開始對電子產(chǎn)品的電磁兼容性做強制性限制,電磁兼容性能已經(jīng)成為產(chǎn)品性能的一個重要指標。
電磁兼容主要包括兩方面的內(nèi)容,一個是產(chǎn)品本身對外界產(chǎn)生不良的電磁干擾EMI(Electro Magnetic Interference)影響,稱為電磁干擾發(fā)射;另一個是對外界電磁信號的敏感程度,稱為電磁敏感度EMS(Electro Magnetic Sensitivity)。干擾源、耦合途徑及敏感設(shè)備是電磁兼容的三要素,缺一不可。電磁兼容的詳細內(nèi)容如圖2所示。
CANsmc系統(tǒng)正常工作時,產(chǎn)生較大傳導(dǎo)性干擾的環(huán)節(jié)有:開關(guān)電源、伺服驅(qū)動器、I/O控制設(shè)備等。而危害更大的干擾則是瞬態(tài)干擾,它的特點是時間短、幅值大、功率小。瞬態(tài)干擾的形式有:電機狀態(tài)改變時產(chǎn)生的電快速脈沖群干擾、雷電或大功率開關(guān)在電纜上產(chǎn)生的浪涌、靜電放電感應(yīng)等。傳導(dǎo)干擾以共模形式居多,也有部分為差模干擾!AN總線電纜是傳導(dǎo)干擾傳播的一個重要途徑,在系統(tǒng)中為保證CAN總線通訊的可靠性而使用的EMC措施有:LC濾波器、瞬態(tài)抑制二極管TVS(Transient Voltage Suppressor)、光電隔離等。