基于CAN总线的楼宇监控系统设计

基于CAN 总线的楼宇智能环境监测1 介绍CAN 网络层次结构参照 ISO/OSI 标准模型，CAN 分为数据链路层和物理层。

而数据链路层又包括逻辑链路控制子层LLC 和媒体访问控制子层MAC ，CAN 的通信参考模型如图所示：MAC 子层是CAN 协议的核心。

他负责执行总线仲裁、报文成帧、出错监测、错误标定等传输数据规则。

MAC 子层要为开始一次新的发送确认总线是否可用，在确认总线空闲后开始发送。

物理层规定了结点的全部电气特性，并规定了信号如何发送，因而涉及位定时，位编码和同步的描述。

一般来说，在一个总线段内，要实现不同结点间的数据传输，所有结点的物理层应该是相同的。

二 介绍CAN 总线通信协议的报文格式CAN 的技术规范包括A 和B 两个部分，CAN2.0A 规范所规定的报文帧被称为标准格式的报文帧，他具有11位标示符。

而CAN2.0B 规定了标准和扩展两种不同的帧格式，其主要区别在于标示符的长度。

根据CAN 报文帧的不同用途，还可以把CAN 报文帧划分为以下4种类型，数据帧，远程帧，出错帧，超载帧。

数据链路层 物理层 逻辑链路子层LLC 媒体访问控制子层MAC 接收滤波超载通知恢复管理数据封装、拆装帧编码（填充解除）媒体访问管理错误监测出错标定应答串行化、解除串行化位编码、解码位定时、同步 驱动器、接收器特性连接器数据帧由7个不同的场位构成：起始帧、仲裁场、控制场、数据场、CRC校验场、应答场和帧尾。

其标准格式如下图：（1）帧起始帧起始（SOF）标志数据帧或远程帧的开始，仅由一个“显性”位组成。

只有在总线空闲时才允许节点开始发送（信号）。

（2）仲裁场仲裁场由标识符和远程发送请求位（RTR位）组成。

RTR位在数据帧中为显性，在远程帧中为隐性。

（3）控制场控制场由6个位组成。

标准格式和扩展格式的控制场格式不同。

标准格式里的帧包括数据长度代码、IDE位（为显性位，见上文）及保留位r0。

扩展格式里的帧包括数据长度代码和两个保留位：r1和r0。

CAN总线在楼宇监控系统中的应用章欢，吴友宇，雷冬波武汉理工大学信息工程学院，湖北武汉（430070）E-mail：huan322@摘要：分析了在智能楼宇监控系统中采用CAN总线的可行性。

结合监控系统数据传输结构实现了收发CAN数据的硬件和软件的设计。

实验表明，CAN总线在数据传输中具有很高的可靠性和实时性。

关键词：CAN总线， SJA1000，PCA82C250中图分类号：1．引言智能建筑是信息时代的产物，它在现代建筑中实现楼宇设备自动化控制和自动化管理，将建筑物内的电力、照明、空调、运输、防灾、保安、广播等机电设备以集中监视、控制和管理。

20多年来，楼宇自控设备从没有通信功能的独立控制器发展成为具有通信功能的网络控制器。

为了将对建筑物内各项数据及时无误的传送给管理室以便迅速灵活的针对异常情况做出应对措施，楼宇监控系统应当采用功能强大的总线作为通信协议。

传统的RS-485总线由于其可靠性和抗干扰能力较差，无法满足实时性很高的要求。

而CAN总线作为一种先进的串行通信协议，具有通信速率高、容易实现、性价比高、通信实时性强等特点，可以大大提高系统的可靠性和灵活性，现已成为控制领域的热门技术。

在楼宇监控领域里，采用CAN总线将具有更高的可靠性，并且传输距离更长、成本更低，因此有很大的实用价值。

2．CAN总线简介CAN（Controller Area Network，控制器局域网）是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通讯网络，主要用于各种过程（设备）检测及控制。

其总线规范已被ISO国际标准化组织制定为国际标准，并被公认为是最有前途的现场总线之一。

CAN总线的应用范围遍及从高速网络到低成本的多线路网络，广泛应用于控制系统中的各检测和执行机构之间的数据通信[1]。

3．系统整体结构设计整个电路由电源、主控芯片AT89S52、CAN控制器SJA1000、CAN总线驱动器82C250、光电耦合器6N137以及数据采集装置组成。

基于CAN总线的楼宇恒压变频供水监控系统设计与实现
1 引言
传统的供水系统大部分仍然采用人工手动调整参数控制，生产过程中的重要参数仍然依靠人工定时记录，用水量的需求具有时变性，在用水高峰期时，管网压力达不到规定的标准压力，造成高层建筑断水;用水低峰期时，管网压力经常超过规定的压力上限，极易造成爆管事故并且能源损耗严重。

同时传统的楼宇机电控制设备相互独立，不具备网络通讯的功能，难以实现非现场或远程监控。

本文提出采用模糊PID 算法加Smith 预估补偿方式变频器恒压控制供水系统具有运行经济、可靠性高、节能效果明显等优点，利用CAN 现场总线技
术构成的底层控制网络，采用了分布式结构和分散控制原理，具有使用方便、易于扩展等优点，能有效地满足楼宇监制系统在远程监控的实时性和可靠性要求。

楼宇供水系统采用“通用变频器+单片机（包括PID 调节器）+工频/变频切换”的控制方案。

现场控制器能够完成现场管网压力反馈值的数据采集、压
力给定值的输入、模糊PID 调节运算，最后将控制量送入变频器，控制水泵电机的转速，达到恒压供水的目的;同时通过CAN 现场总线接收来自CAN 其他
节点（主要是上位监控计算机）的命令或者主动将自身的数据发送到CAN 总
线上供上位监控计算机接收，实现人机交互功能。

2 系统的硬件设计
2.1 基于CAN 总线远程监控楼宇自动化系统的硬件设计
CAN（Controller Area Network）总线是一种支持分布式实时控制系统的串行通信局域网。

其信号传输采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8 个，因而传输时间短，受干扰的概率低。

由于其高性能、高可靠性、实时性等优点,已。

论CAN总线在电梯远程监控系统中应用1. 引言1.1 背景介绍随着科技的发展和社会的进步，电梯在人们日常生活中扮演着越来越重要的角色。

电梯运行中存在安全隐患和故障问题始终是一个不容忽视的话题。

传统的电梯监控系统通常只能在有人员在现场的情况下进行监控和维护，远程监控的可及性与实时性远不如人意。

本文将探讨CAN总线在电梯远程监控系统中的应用，分析CAN 总线的特点以及在电梯监控系统中的优势，同时还将介绍CAN总线在电梯远程监控系统中的具体实现方式和应用场景。

通过本文的研究，可以更深入地了解CAN总线在电梯远程监控系统中的重要性和未来发展趋势。

1.2 问题提出在电梯运行中，出现了诸如故障频繁、监控不及时、安全隐患等一系列问题，这些问题对乘客的安全与舒适度造成了严重影响。

传统的电梯监控系统在监控效率和准确性方面存在着瓶颈，需要人工干预的部分较多，监控范围也受限于地理位置。

面对这些问题，如何提高电梯监控系统的效率和准确性，实现远程实时监控成为了亟待解决的问题。

CAN总线作为现代控制系统中一种较为先进的通信协议，具有高速传输、抗干扰能力强、线路简单、成本低廉等特点，能够很好地应用于电梯远程监控系统中。

如何将CAN总线技术与电梯监控系统有机结合，实现优势互补，提高系统的安全性和稳定性，是一个需要深入探讨的问题。

本文将结合CAN总线的特点和其在电梯远程监控系统中的优势，探讨CAN总线在电梯监控系统中的具体实现方式以及应用场景，最终旨在分析CAN总线在电梯远程监控系统中的重要性和未来发展趋势。

1.3 研究意义研究CAN总线在电梯远程监控系统中的应用，有助于提升电梯系统的运行效率和安全性。

通过CAN总线技术，可以实现电梯各部件之间的高效通信和数据传输，有效监控电梯的运行状态和故障信息，及时进行预警和维护，确保电梯运行稳定可靠。

研究CAN总线在电梯远程监控系统中的应用意义重大，不仅可以提升电梯系统的运行效率和安全性，还可以推动电梯行业的技术创新和发展，为城市生活带来更便利和安全的电梯服务。

现代化智能小区，就是将在一定地域范围内多个具有相同或不同功能的住宅小区，按照统筹的方法分别对其功能进行智能化，资源充分共享，统一管理，在提供安全、舒适、方便、节能、可持续发展的生活环境的同时，便于统一管理和控制，并尽可能的提高性价比指标。

智能小区技术是在住宅小区内采用4C技术（Computer计算机、A utomatic Control自动控制、Communication通讯、IC Card 智能卡），建立一个由服务管理中心、接入网和家庭智能化系统组成的信息集成网络系统，对各种信息实现全面、实时、有效地接收、传递、采集和监控。

为住户提供一个安全、舒适、便捷、节能、高效的生活环境。

我国官方对住宅小区智能化的要求是：高度的安全性，舒适的通讯方式，综合的信息服务，家庭智能化系统。

所以说住宅小区智能化主要由安全防范、智能控制、小区事务管理、舒适生活、网络信息化几大部分组成，是一个跨行业的综合性系统工程。

在此我仅从智能（温度）控制和安全防范两个方面介绍智能小区的测控网络管理系统。

（一）智能（温度）控制智能小区采用传感技术、计算机技术和现代通信技术，实现对小区内的空调、电力、电梯、供排水、防火、防盗和视频监控等设备实行综合自动管理，具有各种安全保护、运行监控等管理功能。

给用户提供舒适、安全的内部环境。

因此，智能小区的各个场所、各个房间，温湿度必须常年控制在某一特定的范围内，实现温湿度控制智能化。

温湿度自动控制系统是基于ＣＡＮ总线，采用Ｉｎｔｅｌ８０Ｃ１９６ＫＣ１６位单片机作为智能节点控制器，系统通信可靠、快捷，硬件电路设计和软件编程简单，能较好地满足智能小区对环境的智能化要求，达到节能的目的。

系统由上位管理机、ＣＡＮ接口适配卡和多个智能节点组成，节点数量可根据小区的规模增减。

采用ＣＡＮ总线作为通信网络将各节点连接成一个分布式智能控制系统。

网络拓扑结构采用总线方式，上位管理机采用ＰⅢ５００ＰＣ机，以８０Ｃ１９６单片机为节点控制器，传输介质采用双绞线，通信位速率设为２０ｋｂ／ｓ，ＣＡＮ总线任意两节点之间的距离可以达到３．３ｋｍ，完全可以满足智能小区内部的通信要求。

基于CAN总线的楼宇自动化系统设计高舒雅（鄂尔多斯生态环境职业学院，内蒙古鄂尔多斯017000）摘要：随着社会经济的快速发展，音像技术、通信技术、计算机技术得到了越来越广泛的应用，促进了智能建筑的发展。

而基于现场总线控制的楼宇自动化系统有效的解决了传统封闭系统的缺陷，实现了楼宇建筑自动化的功能，对其未来的发展具有重要意义。

本文主要对CAN总线进行简单介绍，并设计出基于CAN总线的楼宇自动化系统硬件，以及基于CAN总线的楼宇自动化系统软件。

关键词：系统设计；自动化；楼宇；CAN总线前言楼宇自动化系统是智能建筑中的重要组成部分，它主要是用来控制、监测建筑物内的安全设施、交通、环境、能源的使用等，从而为人们营造舒适宜人、节约能源、安全可靠的居住环境。

而基于CAN总线的楼宇自动化系统有利于集成、提高系统可靠性、节省维护开销、减少安装费用、节约投资等。

因此研究基于CAN总线的楼宇自动化系统设计非常重要。

1．CAN总线简介CAN是控制局域网络，最开始设计的目的是控制和监控汽车，随着该技术的不断发展逐渐应用到其它领域，同时ISO 也将CAN总线规范纳入国际标准中，是目前所有类型的现场总线中唯一一个被批准为国际标准的。

CAN总线的特征有支持多主方式工作、采用短帧结构（其中每帧有效字节数是8个）进行信号传输、可挂设备110多个、直接传输距离远达10m/ 5kbps、通信速率高达1Mbps/40m。

基础为ISO/OSI，另外与其它总线相比它还具有灵活性、实时性、可靠性的特点。

有利于对串行通讯网络进行实时控制、分布式控制，以及二次开发［1］。

2．基于CAN总线的楼宇自动化系统硬件设计2．1设计总方案硬件设计的方案设计程序为：对各节点测控量的信号特征、类型、数目等进行定义；对节点适配元件、节点控制器进行仔细选择；传输介质的选择应当根据CAN物理层协议，从而设计出科学合理的布线方案，形成总线。

例如在对建筑大楼进行设计的时候，根据建筑大楼的实际需求，设计该楼宇自动系统的监控中心，包括自动抄表子系统、火灾报警子系统、停电报警子系统、温度测控子系统，通过对其子系统和其智能节点运行状态的坚监视、诊断、登录等，实现对该楼宇的网络管理功能、有效的控制和操作其节点［2］。