摘要： 本文介绍了消防炮CAN总线控制系统的工作原理、基本结构，对消防炮CAN总线控制系统的实际应用进行了探讨。
Abstract： This article describes the working principle and basic structure of fire monitor CAN bus control system， and discusses practical application of fire monitor CAN bus control system.
关键词： 消防炮；CAN总线；控制系统
Key words： fire monitor；CAN bus；control system
中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）13-0206-02
1 概述
消防炮和各类阀门等主要用在输油码头、油库、石化企业、机场等领域，环境温度为-40℃～80℃，相对湿度为≤98%（+25℃）。
目前，国内外生产的消防灭火控制系统（包括消防泵组、泡沫混合装置、干粉系统、高倍数泡沫装置、电动消防炮以及喷淋装置等）形式虽然很多，但迄今为止其控制系统一般采用多线PLC控制方式，其联动控制主要集中在消防炮、阀门等部分设备的相互关系上，未能很好的解决全系统的联动控制问题。
消防炮CAN总线控制系统，基于CAN现场总线，专门用于消防炮、各类阀门等的运动控制，以及与泵房和泡沫站的联动控制，包括消防炮的上下左右运动、阀门的开启关闭运动、泵的开启和停止运动等。该系统可以同时操作两门消防炮的动作及相应的阀门动作，并且可以方便的切换到其他对应消防炮的操作，使用简单方便，可以很好控制多门消防炮以及与泵房的联动控制，取到很好的效果。
2 系统结构设计
2.1 总体结构
系统分为控制室主控器、终端模块控制器两大部分，主控器与终端器间通过现场总线连接。
从系统抗干扰能力、运行稳定可靠性角度出发，系统核心控制芯片选用美国microchip公司的RISC型工业级PIC18系列带CAN控制器的8位高性能单片机。其运行最高时钟可达40M，指令运行速度可达10M。
系统配备无线遥控接口，可无线遥控系统。系统通信为双向通信方式，主控器向终端器发送操作命令，终端器也能把一些相应的工作状态反馈回控制室。
系统可选择1个以上主控器作为系统主控系统。
终端控制器可以通过手操器控制本地节点的开/关。
使用时，通过与主控器相连的控制面板上的按钮操作，可以控制CAN总线的各个设备。系统总体结构图如图1所示。
上图中，无线接收器与主控器相连，安装在控制室内，用于无线遥控各控制设备。使用时，通过无线遥控器上的按钮操作来实现各设备的控制。
2.2 主控器的结构
控制室主控器上主要有以下接口：按键输入接口、指示灯输出接口、无线遥控器接口、CAN接口、数码管接
口等。
其中按键输入接口、指示灯输出接口、数码管接口均与控制面板相连；CAN接口接入现场总线。
其结构图如图2所示。
主控器主要实现以下作用：
①对各终端器进行编号；
②读取控制面板按钮（包括摇杆）输入或无线按钮输入，进行终端器控制；
③接收各终端器的反馈信息；
④通过指示灯和数码管进行系统状态指示以及各终端控制设备的状态指示。
2.3 终端器的结构
终端器上主要有以下接口：外部信号输入口、控制信号输出口、手操器接口、CAN接口、地址拨码开关等。
当终端板用作消防炮或阀门的终端控制时，外部信号接入口接入各限位开关和力矩开关信号以及其他故障信号；当终端板用作联动时泵房或泡沫间的终端控制时，外部信号接入口输入泵或泡沫间的自动、运行、故障信号。
另外，控制信号输出口与可控硅模块或继电器模块连接；手操器接口接入手操器；CAN接口接入现场总线。
其结构图如图3所示。
终端器主要实现以下作用：
①通过地址拨码开关，确定各终端器的编号；
②通过CAN总线接收主控信息帧，根据信息帧包含的信息驱动电机动作；
③向主控板反馈状态信息，包括故障信息、到位信息、停止信息等；
④通过手操器进行现场操作调试。
2.4 控制面板的结构
控制面板是操作人员直接操作的平台，所以设计的比较简洁明了，易于操作。
控制面板上主要设置有：泡沫炮和水炮选择按钮、直流/喷雾操作按钮、炮摇杆操作按钮、阀门操作按钮、联动操作按钮及联动状态指示灯、数码管状态指示等。
控制面板的设计将系统分成8个通道，通过选择按钮1号泡沫炮、2号泡沫炮、3号泡沫炮、4号泡沫炮和1号水炮、2号水炮、3号水炮、4号水炮进行选定。选定后，可以进行该通道下面所对应的炮和阀的操作。并且可以同时操作泡沫炮通道和水炮两个通道。例如操作2号泡沫炮的同时可以操作3号水炮。
具体的控制面板的按键排列图如图4所示。
图中数字编号用于各按钮、带灯按钮的接线标示。
2.5 系统的连接
主控器与终端器通过CAN总线相连，整个系统连接时，在总线的两端各接一个终端电阻。CAN总线可选用双绞线或同轴电缆。
终端器上与外部连接主要有：三相380V交流电；可控硅模块；继电器模块；手操器；通过CAN端口与主控器或其他终端器相连；外部输入接接限位开关、力矩开关信号或泵房的自动、运行、故障信号。
2.6 终端器的地址设置及节点配置
在CAN总线中，每个终端器都对应有一个地址号。相当于每个终端板所控制的消防炮、阀门等都对应有一个地址。
对终端器的节点配置，要依据终端器的使用功能而定，包括是用于消防炮或阀门的终端控制，还是用于联动时泵房或泡沫间的终端控制。
2.7 系统状态及故障报警
控制面板上设有一个3位7段LED数码管，用于系统状态显示。当系统发生故障时，发生故障的通道选择按钮带灯闪烁，报警蜂鸣器鸣叫，数码管显示相应故障代码。
系统每一通道以该通道的选择按钮带灯作为该通道的故障指示灯，当任一通道出现故障，其对应指示灯点亮。当按下相应的通道选择按钮时，数码管显示对应通道的故障代码。根据故障代码分析，就可以迅速找出故障原因，解决故障。
3 结论
消防炮CAN总线控制系统相对于目前的多线制控制系统，在安装、调试、维护管理以及成本方面都有明显的优势，对促进消防炮控制系统的技术更新是一次重要的尝试。该总线控制系统必将具有广阔的推广前景，必将产生显著的社会经济效益。
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