CAN 总线在多电机软起动系统中的应用

 

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引言

    随着国民经济的飞速发展，交流电动机在工业生产中扮演了极为重要的角色，作为各
行业中的主要拖动电机，应用更为广泛。众所周知，交流电动机在全压起动时，起动电流
达到额定电流的 5～7 倍，会对电网造成冲击；起动转矩约为额定转矩的 2 倍，加剧机械

 

结构磨损。为了解决交流电动机的起动问题，通常需要使用软起动器进行软起动。

    当前软起动器的监控一般由各自独立的监控单元进行，无法对整个系统实现全面的控
制和监测。因此，建立一套数据通信系统将各软起动监控节点连接起来，组成完整的监控

 

网络就显得非常必要。

    相对于 RS-485 等通信标准，CAN（Controller Area Network）总线以其具有的诸多优点
而在许多领域得到了应用。CAN 总线是德国 Bosch 公司于上世纪 80 年代初推出的一种多
主局域网，CAN 通信网络是一种全分散、全数字化的智能双向、多变量、多点、多站的分布
式通信体系，具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通信速度块、成本低等诸多优点 。
CAN 总线是一种非常适合工业现场恶劣环境的通信方式。本文介绍了一种基于 CAN 总线

 

的交流电机软起动通信系统。

    2 CAN

 

通信系统结构

    交流电机软起动通信系统由一台工控机作为监控主机，工控机通过 CAN 总线接口接入
CAN 总线，各节点是由单片机控制的具有 CAN

 

总线数据收发功能的交流电机软起动器。

通信系统各部分提供了不同的功能。其中，工控机控制交流电机软起动器的工作状态，

例如软起动、软停车等，显示软起动的各项参数如起动电压、起动电流等。软起动器按照工
控机的命令控制交流电机软起动，并采集电机起动电流、电压等参数，通过 CAN 总线发

 

往工控机。

    3 CAN

 

通信协议

    本通信系统中，传输的数据长度不是固定的。工控机向软起动器下达的控制命令只有几
个字节，而软起动器向工控机上传的软起动实时数据一般有几十个字节。因此 CAN 通信
协议需要有大数据量传输能力，又要快速高效。由于 CAN 通信采用短帧结构，每帧有效
数据长度最多为 8 个字节，在传输数据量较大时，就要将数据拆分为多个帧进行传输。如
果将所有信息和数据都放在 8 个字节的数据场中，将会使传输帧中有效数据少，通信信
息多，降低 CAN 总线通信效率。所以，本文采用了利用报文标识符中的仲裁场包含通信

 

控制信息，数据场包含实际数据的方法，以提高通信效率。

    本系统中，CAN 通信采用 CAN2.0B 标准中带 29 位报文标识符的扩展帧。报文标识符中
包含紧急标记、目的地址、源地址、帧类型、帧号。

 

    其中紧急标记仅有 1 位，用来标记当前帧的优先级，对于一般信息，该位置 1，对于