基于SAE J1939协议的柴油机传动箱测控装置
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基于J1939协议的柴油机测控系统设计需求设计总体方案设计硬件设计软件设计测试方案需求设计1、柴油机测控系统的可行性现代大部分柴油机系统的内部控制系统(特别是柴油喷射系统、油压控制系统等)已经实现了电子化,即加入了ECU(Electronic Control Unit)的控制单元,同时也为外部测控系统提供了控制接口,这为柴油机的测控系统的实现提供了良好的平台。
(续)柴油机测控系统的可行性需求设计2、用户需求分析柴油机测控系统主要拟用于两种设备中,一种是压裂设备,另一种是混浆设备,以下以压裂设备为例,用户需求主要有以下几个方面。
需求设计(续)用户需求分析用户需求主要有以下几个方面。
①利用柴油机提供的J1939接口,完成对柴油机起、停及转速的控制,并获取柴油机的工作时的各项参数(转速、油压、水温、油温、工作电压、工作时间等)。
②在压裂设备中,还需检测大泵压力、流量、传动箱数据(油温、油压)等项数据,另外要提供超压保护报警等功能。
由于压裂设备是工作在高压状态下,因此要求实现远程控制(控制部分距离设备50-200M)。
③另外用户要求为第三方(施工监理方)提供远程监测设备及软件。
(续)用户需求分析二、总体方案设计1、柴油机J1939协议J1939协议是卡车与公共汽车电气电子委员会控制与通信网络分委会开发的,由汽车工程师协会推荐的标准。
其实质是CAN总线扩展格式的一种。
①CAN总线的电平表示及电气连接位电平表示采用差分电压来表示隐性位及显性位二、总体方案设计(续)柴油机J1939协议电气连接: CAN 收发器其实质是信号输出时发生一个差分电压,在输入时将差分电压信号转化为0/1信号。
CAN 通讯控制器是对信号进行检测并进行信号控制。
ISO11898建议的电气连接输入输入输出输出二、总体方案设计(续)柴油机J1939协议③位定时与位同步一个位(无论是显性位还是隐性位),都是由下图所示的结构构成为了补偿总线上每个节点振荡器频率之间的相移,每个CAN控制器必须能与输入信号的相关信号边沿同步。
基于SAE J1939协议的柴油机监测系统设计与实现1. 引言柴油机是目前主要的工业发动机,应用广泛,其机械结构复杂,维护难度大,为此,柴油机的监测和故障诊断成为了当前的研究热点。
为了满足这一需求,本文将介绍一种基于SAE J1939协议的柴油机监测系统,该系统为柴油机的稳定运行和维护提供出色的帮助。
2. 系统概述SAE J1939协议是由美国SAE(Society of Automotive Engineers)制定的农业和工程机械的通信协议。
SAE J1939协议采用CAN总线进行通信,是一种完全开放的标准,支持默认的周期性和事件驱动的消息传递。
基于SAE J1939协议的柴油机监测系统包括接口电路、控制器和监控软件。
接下来将分别讲述这三部分的设计和实现。
3. 接口电路设计接口电路是将SAE J1939协议的CAN信号转换为柴油机的实时数据的关键部分,它主要由CAN收发器和柴油机传感器组成。
CAN收发器是CAN总线的收发器,它的输入端可以连接CAN总线,输出端可以连接多个设备,其作用是将CAN 信号转换为电压信号。
柴油机传感器是将柴油机的实时数据转换为电信号的设备,它能够测量柴油机的转速、油耗、压力等参数。
4. 控制器设计控制器是基于SAE J1939协议的柴油机监测系统的核心部分,它主要由控制芯片、存储器、串口和CAN芯片组成。
控制芯片是控制器的处理器,其主要作用是解析从柴油机传感器中读取到的数据,并将这些数据按照SAE J1939协议的格式进行封装并发送到CAN网络。
存储器是控制器内用于存放柴油机的历史数据和系统设置的内容,主要为Flash和EEPROM。
串口用于与上位机进行通信。
CAN芯片相当于CAN总线的物理层,其主要用于将控制器和其他设备连接起来。
5. 监控软件设计监控软件是用于监测柴油机状态和诊断可能的故障的软件,其主要功能包括实时监测柴油机的参数、记录柴油机的历史数据、生成报告、检测可能的故障、提供故障解决方案等。
saej1939标准介绍
SAE J1939标准是一种用于商用车辆和重型设备之间进行通信的控制器局域网络(CAN)协议。
这个标准由SAE国际制定,旨在提供一种统一的通信协议,以便不同制造商的电子控制单元(ECU)能够相互通信,实现数据交换和系统集成。
SAE J1939标准涵盖了许多方面,包括物理层、数据链路层、网络层和应用层。
物理层定义了电气特性和连接器规范,以确保不同设备之间的互操作性。
数据链路层负责错误检测和纠正,网络层管理数据包的路由和优先级,而应用层定义了通信的参数和消息格式。
这个标准广泛应用于卡车、拖车、农业和建筑设备等商用车辆领域,用于实现发动机控制、传感器监测、车辆诊断、车载通信和其他功能。
通过采用SAE J1939标准,不同制造商的设备可以更容易地集成到统一的车辆系统中,提高了设备的互操作性和可靠性。
总的来说,SAE J1939标准是一种重要的通信协议,它促进了商用车辆和重型设备之间的数据交换和系统集成,为整个行业带来了许多便利和效益。
基于SAE J1939协议的车辆下线检测系统设计随着现代车辆的不断发展,为了更好地保障行车安全,车辆下线检测系统的重要性越来越受到关注。
本文基于SAE J1939协议,设计了一套车辆下线检测系统。
首先,我们来介绍一下SAE J1939协议。
SAE J1939协议是一种用于商用车辆的CAN通信协议,由SAE(美国汽车工程师学会)所制定。
它在汽车、工程机械和大型设备的控制领域得到了广泛应用。
SAE J1939协议规定了一个数据格式,用于在CAN总线上传输数据。
基于SAE J1939协议的车辆下线检测系统,主要由以下四部分组成:车载控制器、下线检测设备、数据处理器和用户界面。
车载控制器是车辆的主要控制中心,它可以通过SAE J1939协议向下线检测设备发送相应的命令,以便完成下线检测的任务。
下线检测设备通常由传感器和执行机构组成,其功能是检测车辆下线状态,并通过执行机构进行相应的处理。
数据处理器主要负责采集、处理和存储下线检测设备上报的数据。
当车辆下线状态发生变化时,数据处理器会将相应的信息通过SAE J1939协议发送给车载控制器,以便车载控制器及时做出相应的处理。
用户界面则是车辆下线检测系统与用户的直接交互界面。
用户可以通过用户界面获得车辆下线状态的实时信息,并进行相应的设置和操作。
下线检测系统的设计,需要考虑到车辆的下线状态因素较为复杂。
比如在维修保养时,由于不同的维修模式和维修项目,会导致车辆下线状态不同。
因此在设计下线检测系统时,需要考虑到车辆不同的下线模式和相应的下线检测方法。
总的来说,基于SAE J1939协议的车辆下线检测系统,可以通过灵活的配置和设计,提高车辆的下线检测精度和准确性,保障车辆行车安全。
为了进一步提高基于SAE J1939协议的车辆下线检测系统的可靠性和实用性,需要考虑以下几个方面。
首先是检测设备的可靠性。
下线检测设备是实现车辆下线检测的核心组件,它需要具有高精度、高可靠性和稳定性。
基于SAE J1939协议的客车ECU参数测试系统客车ECU参数测试系统是一种基于SAE J1939协议的测试系统,主要用于对客车ECU的各项参数进行测试和分析,以确保ECU的正常工作和性能。
该系统采用SAE J1939协议作为通信协议,可以实现车辆网络中的数据接收、传输和处理,从而提高系统的可靠性和稳定性。
客车ECU参数测试系统具有以下特点:1. 支持SAE J1939协议:该测试系统可以支持SAE J1939协议,可以方便地与客车ECU进行通信,并实现数据的传输和处理。
2. 测量多种参数:该测试系统可以测量多种参数,如发动机转速、车速、油门位置、水温、油温等,从而全面了解客车ECU的工作状态和性能表现。
3. 实时数据显示:该测试系统能够实时显示客车ECU传输的数据,以及系统的处理结果,方便用户随时了解ECU的运行状态。
4. 故障诊断功能:该测试系统还具备故障诊断功能,能够识别ECU中出现的故障,并给出相应的诊断报告,方便后续的维修和处理。
该测试系统的使用步骤如下:1. 连接客车ECU:首先将测试系统与客车ECU进行连接,确保二者之间可以进行正常的通信。
2. 设置测试参数:根据实际需要,设置测试系统需要测量的参数,包括维护信息、故障代码、信号状态等。
3. 启动测试系统:启动测试系统,并开始进行数据的监测和收集。
4. 数据分析和处理:测试系统将收集到的数据进行分析和处理,得出相应的结论和报告。
5. 故障诊断:测试系统还可以自动识别ECU中出现的故障,并给出相应的诊断报告,方便后续的维修和处理。
总之,客车ECU参数测试系统是一种基于SAE J1939协议的高效、可靠的测试系统,能够全面了解客车ECU的工作状态和性能表现,并及时识别出系统中出现的故障,是现代客车制造和维护的必备工具。
客车ECU参数测试系统可以帮助车辆制造商和维修人员更好地了解客车ECU的运行状态、性能表现和故障情况,提高车辆的可靠性和运行效率。
基于SAE J1939协议的柴油机传动箱测控装置
肖红翼(1)翁惠辉(1)刘洪亮(2)
(1、长江大学电信学院湖北荆州4340232、中石化第四石油机械厂自动化
所湖北荆州434024)
摘要:文中较详细的介绍了J1939协议的原理和帧格式;以及基于J1939协议实现柴油机、传动箱测控装置的总体设计思路;硬件设计方面介绍了以PIC18F458单片机为基础的J1939总线电路;软件部分主要论述了实现柴油机、传动箱控制器的方法及流程。
关键词:SAE J1939 柴油机传动箱控制器PIC18F458
The Monitoring and Control Device of Disel and Transmission Based on SAE J1939
Xiao Hong_yi(1)Wen hui hui(1)Liu Hong_liang(2)
(1、College of Electrical and Information Engineering . Yangtzeu university , Jingzhout Hubei , 434023 2、SJ Petroleum Machinery CO SINOPEC, Jingzhout Hubei , 434024)
abstract: The principle and frame format of J1939 is introduced in this paper; the overall design ideas about the monitoring and control device of disel and transmission which is based
on SAE J1939 is also presented. On the hardware design, the circuit of J1939 which is
based on MCU of PIC18F458 is presented in particular. On the software the methode
and process about how to control the disel and perform a shift device of transmisiion is
also dissertated.
keywords: J1939 The Monitoring and Control Device of Disel and Transmission PIC18F458
1、引言
近年来,出于节能、环保及自动控制的需要,国外柴油机、传动箱生产厂商(如卡特、底特律、ALLISSION、EATON等)纷纷将其产品的测控系统由原先的机械模式改为ECU(Electronic Control Unit)或TCM(Transmission Control Module)模式,且其电控方式都遵守SAE J1939协议[1]。
本文针对这些具有SAE J1939接口的发动机及传动箱,开发了基于J1939协议的测控装置。
该装置除可实现发动机、传动箱参数显示及故障诊断显示外, 还可实现基于总线的发动机发动机调速、传动箱挡位切换等功能。
2、总体设计
2.1 SAE J1939 协议简介
SAE J1939协议是以CAN2.0B扩展帧协议(如表1所示)为基础,其在柴油机及传动箱系统中规定的通讯速率为125kbps。
该协议采用协议数据单元PDU
( Protocol Data Unit) 传送信息, 每个PDU由16位标识符(如表2所示)组成,比较表一与表二可以知道,J1939协议实质是将CAN2.0扩展帧协议的29位标识符进行了相应的具体定义[3]。
例如,J1939协议中具体规定了柴油机油温其P(优先级)=000(最高),R(保留位)=0,DP(数据页=0),PDU=65263,柴油机SA=0(传动箱的SA为03),每帧数据发送间隔为500ms,另外还对数据域的每个字节也进行了定义。
表1:CAN2.0B扩展帧格式
表2:SAE J1939协议 29位标识符
2.2系统结构
本系统主要完成三个任务,一是通过J1939取得柴油机及传动箱的各项数据(包括柴油机转速、油温、水温,传动箱档位、油位、输出转速等),并由LCD 进行显示,二是通过对柴油机及传动箱的故障代码的分析,采取相应的应急措施(如报警、柴油控制回怠速等)。
三是对柴油机的转速及传动箱的档位(通过J1939)进行控制。
根据以上的任务要求,本文设计了一套以PIC18F458单片微机为主的测控系统(具体结构如图1所示)。
通常CAN总线的设计中采用的是微控制器加SJ1000芯片(CAN总线收发器)的设计方案,而本文中采用PIC18F458单片微机是因其已内置了CAN总线收发器,并且有内置的10位AD及PWM等功能模块[2],这样就大大减少了软硬件设计的工作量。
图1 系统结构框图
3、硬软件电路设计
本装置中的硬件电路设计除了常用的AD,DA及开关量的电路设计之外,重点就是J1939总线的硬件实现。
根据CAN总线的结构及原理,其硬件部分主要由两部分组成,即CAN总线收发器(总线电平转换器),CAN总线通讯控制器。
本系统中CAN总线收发器采用PCA82C250,它也是CAN总线收发器中使用最多的一款芯片。
在电路设计中还增加高速光耦HCPL0720,目的是为了实现收发器与控制器之间的电气隔离, 保护控制系统电路,具体电路组成如图2 所示。
另外系统中加入了备用电池与电源之间的转换电路,以提高系统的安全性。
在软件的设计中重点完成的是通过J1939总线与发动机的ECU及传动箱的TCM 之间的数据交换,从而达到对发动机及传动箱的控制。
发动机及传动箱的控制步骤在J1939的规定不尽相同,但大体的步骤都是首先申明控制器的存在及类型,在得到响应确认后,发出控制命令,控制命令得到响应后,以后再发出的都是保持现有状态的命令,当然这此命令的发出间隔都有一定的时间规定,如传动箱的控制命令发出间隔为50ms[1][3]。
图3为以传动箱控制器为例的软件流程图。
图2: CAN总线硬件电路组成
图3:传动箱换档控制器的软件流程
4、结论
本装置的最大特点是将发动机及传动箱的数据传输及控制置于一体,其已先后应用于CAT、底特律发动机及ALLISSION、EATON传动箱,大量应用后的数据表明,本装置使用安全可靠、功能完善,达到了系统的设计要求及目的。
参考文献:
[1] 阳宪惠《工业数据通信与控制网络》,2003年,清华大学出版社
[2] 刘和平《PIC18FXXX 单片机原理及接口程序设计》,2004年,北京航空航天大学出版社
[3] 邬宽明《CAN总线原理和应用系统设计》,1998年,北京航空航天大学出版社。