第二章 CAN現(xiàn)場(chǎng)總線

1、 CMS硬件使用手冊(cè)之CAN現(xiàn)場(chǎng)總線 上海神開石油科技有限公司第二章 CAN現(xiàn)場(chǎng)總線一、 CAN總線型傳感器的分類目前我們使用的防爆隔離柵共分三種，請(qǐng)?jiān)谑褂脮r(shí)注意區(qū)分：1SK-9N01CAN總線絞車隔離柵，俗稱C型節(jié)點(diǎn)，只用于配接絞車傳感器。2SK-9N02CAN總線泵沖隔離柵，俗稱B型節(jié)點(diǎn)，用于配接泵沖、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速傳感器。3SK-9N03CAN總線模入量隔離柵，俗稱A型節(jié)點(diǎn)，用于所有4-20mA輸出信號(hào)傳感器；A型節(jié)點(diǎn)又分為二線制和三線制，以及頂驅(qū)客戶端三種，出廠時(shí)在防爆隔離柵外殼不銹鋼標(biāo)牌上有所標(biāo)識(shí)。注意：三線制A節(jié)點(diǎn)僅用于配接SK-8N07電扭矩傳感器、SP-1102總烴傳感器和格林通H2

2、S，其余均為二線制。而安路、格產(chǎn)H2S傳感器為二線制。頂驅(qū)轉(zhuǎn)速、頂驅(qū)扭矩的接線方法又有所不同。 這里所謂的防爆，是指具有承受內(nèi)部爆炸性氣體混合物的爆炸壓力， 并阻止內(nèi)部的爆炸向外殼周圍爆炸性混合物的傳播，隔爆型電氣設(shè)備，有 “d” 標(biāo)志。防爆原理：電氣設(shè)備引燃可燃性氣體混合物有兩方面原因：一個(gè)是電氣設(shè)備產(chǎn)生的火花、電弧。對(duì)于設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)能產(chǎn)生電弧、火花的部件放在隔爆外殼內(nèi)，或采取澆封型、充砂型、充油型或正壓型等其他防爆型式就可達(dá)到防爆目的。1SK-8J06和SK-9N01組成總線型絞車傳感器，SK-9N01是CAN總線絞車隔離柵，其接線端子如下圖：2SK-8B06FG和SK-9N02組成總

3、線型泵沖傳感器和轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速傳感器，SK-9N02 CAN總線泵沖隔離柵，其接線端子如下圖： 3各類420mA模擬量傳感器配上SK-9N03后即組成相應(yīng)的總線型傳感器，SK-9N03是CAN總線420mA模擬量輸入隔離柵，有兩線制和三線制之分，其接線端子如下圖：二、CAN總線節(jié)點(diǎn)使用說明1主要用途及適用范圍CAN總線防爆節(jié)點(diǎn)是CAN現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的重要組成部分，傳感器直接連接在該節(jié)點(diǎn)上，傳感器信號(hào)經(jīng)CAN節(jié)點(diǎn)內(nèi)的網(wǎng)關(guān)處理后，轉(zhuǎn)換成CAN總線協(xié)議的串行編碼進(jìn)行傳輸。根據(jù)處理信號(hào)的不同，CAN總線節(jié)點(diǎn)共可分為A、B、C三類。A類節(jié)點(diǎn)主要處理4-20mA電流信號(hào)，如懸重、立管壓力等，通常稱之為模擬量節(jié)點(diǎn)；

4、B類節(jié)點(diǎn)處理接近開關(guān)量脈沖信號(hào)，如轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、泵沖速，通常稱之為泵沖節(jié)點(diǎn)；C類節(jié)點(diǎn)處理判斷方向的編碼或脈沖信號(hào)，如絞車，通常稱之為絞車節(jié)點(diǎn)。總線盒采用密封防水、防腐、防爆設(shè)計(jì)，傳感器輸出為本安信號(hào)。CAN現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)由CAN總線傳感器節(jié)點(diǎn)、主干電纜及終端匹配電阻組成，由一根四芯電纜就可將所有傳感器均連通并完成所需信息的傳輸。+10%-20%2主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù)Ø 工作電壓：24VDCØ CAN通訊口：一個(gè) Ø CAN通訊速率：125kbpsØ 外殼防護(hù)能力：IP65Ø 隔離安全柵防爆標(biāo)志：Exd(ia)IIBT5其它參數(shù)：SK-9N03（防爆接線

5、盒型為SK-9N05-A）（已修改）Ø 輸入信號(hào)：420mAØ 現(xiàn)場(chǎng)傳感器側(cè)供電電壓：15V(20mA)Ø 精 度：±0.1F.SSK-9N02（防爆接線盒型為SK-9N05-B）（已修改）Ø 信號(hào)輸入： 輸入電流>2.1mA時(shí) 輸出為1 輸入電流<1.2mA時(shí) 輸出為0Ø 現(xiàn)場(chǎng)傳感器側(cè)供電電壓：9V(供電電源內(nèi)阻<1k)Ø 現(xiàn)場(chǎng)傳感器測(cè)量范圍：301920沖/min（已修改）Ø 現(xiàn)場(chǎng)傳感器測(cè)量精度：±1F.S（已修改）SK-9N01（防爆接線盒型為SK-9N05-C）（已修改）

6、6; 信號(hào)輸入： 輸入電流>2.1mA時(shí) 輸出為1； 輸入電流<1.2mA時(shí) 輸出為0Ø 現(xiàn)場(chǎng)傳感器側(cè)供電電壓：9V(供電電源內(nèi)阻<1k)Ø 現(xiàn)場(chǎng)傳感器測(cè)量范圍：301920沖/min（已修改）Ø 現(xiàn)場(chǎng)傳感器測(cè)量精度：±1F.S（已修改）3產(chǎn)品的工作原理與主要結(jié)構(gòu)遮雨板各節(jié)點(diǎn)內(nèi)部均由一塊CAN隔離柵、兩個(gè)總線插座，一個(gè)信號(hào)輸入插座和殼體組成。各類型節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部布局見下圖。CAN隔離柵安裝板及支架支架增安型接線盒籠式接線排插座接CAN總線主干電纜接傳感器接CAN總線主干電纜輸入的傳感器信號(hào)經(jīng)CAN節(jié)點(diǎn)采集后，轉(zhuǎn)換成CAN總線串行編碼數(shù)據(jù)輸出

7、。根據(jù)處理的傳感器信號(hào)的不同，安裝相應(yīng)的CAN隔離柵。各藍(lán)色的CAN隔離柵本身已滿足防爆要求，為了達(dá)到系統(tǒng)防爆的目的，本產(chǎn)品安裝在密封的方型金屬箱體內(nèi)，輸入輸出三根引出電纜通過旋緊密封器固定在箱體的底部，具有很好的防水效果。儀器提供了多種安裝方式，供用戶靈活選擇?？刹捎孟潴w自帶的安裝孔安裝（將防爆殼體打開后即可看到箱內(nèi)的四個(gè)6mm直徑的安裝孔）,也可采用安裝板上的安裝孔安裝或吊裝，亦可采用C型夾安裝，如下圖所示：（已修改） 插座 CAN總線節(jié)點(diǎn)安裝板C型夾遮雨棚- 18 - CMS硬件使用手冊(cè)之CAN現(xiàn)場(chǎng)總線 上海神開石油科技有限公司4 。CAN總線節(jié)點(diǎn)接線圖 CAN總線防爆節(jié)點(diǎn)連接示意圖（采

8、用接插件） CAN總線防爆節(jié)點(diǎn)連接示意圖（采用PG進(jìn)線端子） CMS硬件使用手冊(cè)之CAN現(xiàn)場(chǎng)總線 上海神開石油科技有限公司5安裝與調(diào)試5.1.連接：只要將對(duì)應(yīng)（已修改）的CAN主干電纜的插頭插入節(jié)點(diǎn)上相應(yīng)的針座以及孔座，傳感器的插頭插入對(duì)應(yīng)的插座即可。詳細(xì)接線參見“ CAN總線節(jié)點(diǎn)連接示意圖”5.2.安裝位置: 為了延長(zhǎng)儀器的使用壽命和測(cè)試精度，本產(chǎn)品使用時(shí)盡量避開熱源、震動(dòng)源和電磁輻射源，在適當(dāng)?shù)牡胤郊右怨潭?。安裝時(shí)各進(jìn)線端一定要向下，否則會(huì)影響系統(tǒng)的防水性能。（已修改）5.3.注意事項(xiàng)：本產(chǎn)品是一種防爆儀器,適用于爆炸性氣體環(huán)境1、2區(qū)危險(xiǎn)場(chǎng)所。在危險(xiǎn)區(qū)使用時(shí)，為了保證本產(chǎn)品的安全性能,在

9、接線和打開箱蓋前要關(guān)閉電源，外殼要可靠接地。6維護(hù)保養(yǎng)6.1.儀器本體采用鋁合金制成,但是由于井場(chǎng)的水質(zhì)常呈堿性,長(zhǎng)期使用仍有可能會(huì)產(chǎn)生一定腐蝕,建議加強(qiáng)外部防護(hù)措施以提高其壽命和可靠性。6.2.架接電纜以不防礙井場(chǎng)工作人員的現(xiàn)場(chǎng)操作和不易被砸碰、損壞、架設(shè)安全、可靠為原則。6.3.用戶安裝使用必須遵守本說明書要求,并遵守GB3836.15-2000“爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第15部分危險(xiǎn)場(chǎng)所電氣安裝（煤礦除外）”及GB50058-1992“爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范”的有關(guān)規(guī)定。6.4 產(chǎn)品接線安裝后須通過外殼試驗(yàn)，即檢驗(yàn)外殼的密封性能是否達(dá)標(biāo)。7常見故障及排除方法如懷疑本產(chǎn)品出故障

10、，可通過更換內(nèi)部隔離柵的方法進(jìn)行替代比較。一般而言，隔離柵的損壞多為保險(xiǎn)絲損壞，對(duì)于線纜方面的故障，可以通過萬用表測(cè)量電阻的方法進(jìn)行排除。如確定本產(chǎn)品損壞，可向本公司購買相關(guān)配件或?qū)⒃摦a(chǎn)品送回本公司修理。三、CAN適配卡、總線電源1CAN適配卡插在計(jì)算機(jī)（采集機(jī)）的PCI總線插槽上。適配卡上有二個(gè)9芯CAN插口，每個(gè)CAN插口上最多可連接64個(gè)節(jié)點(diǎn)，總線長(zhǎng)度不超過500米，通訊速率設(shè)定在125Kbps。注意在軟件上的設(shè)置，在任意一臺(tái)采集機(jī)上的CMS主控程序數(shù)據(jù)采集設(shè)備選擇CAN總線，勾上“啟動(dòng)”，使其有效。數(shù)據(jù)來源選擇CAN總線。CAN卡號(hào)，由于只有一塊CAN卡，所以輸入0。如果這里輸入錯(cuò)誤，

11、將提示錯(cuò)誤信息，couldnt find PCI-7841，open can failed。CAN通道，由于一塊CAN卡有兩個(gè)CAN插口，所以根據(jù)你插入的插口來選擇0或1。如果這里選錯(cuò)，可以開啟采集，但無法采集到數(shù)據(jù)，因?yàn)檫@個(gè)通道上沒信號(hào)進(jìn)入。2目前只使用CAN適配卡的上面一個(gè)插口。適配卡每個(gè)CAN插口上均設(shè)有125的電阻。CAN信號(hào)通過DB9（針形插座）輸入輸出，其引腳定義為：DB9-2 CAN-L（低電平）DB9-5 CAN Shield（屏蔽線）DB9-7 CANH（高電平）3CAN總線使用24V開關(guān)電源供電，開關(guān)電源安裝在SK-3F01輔助單元（SK-3F01單元包括：24V開關(guān)電源、

12、視頻分配器、HUB、音箱、聲光報(bào)警器）機(jī)箱內(nèi)。24V電源通過YD20K5Z五芯插座（安裝在SK-3F01后面板上）向CAN總線供電，其引腳定義為： YD20K5Z2 +24V 3 0V 5 CANL1 CAN Shield（屏蔽線） 4 CANH所以，整個(gè)連線順序是：五芯CAN總線從SK-3F01輔助單元后面板的YD20K5Z五芯插座進(jìn)入，其中的24V和0V兩芯由在SK-3F01內(nèi)的開關(guān)電源供電，另外三芯再由SK-3F01后面板的DB9出去，并聯(lián)兩路連到兩臺(tái)采集機(jī)上（CAN卡的其中一個(gè)CAN插口上）。0V（黑色）CAN總線電纜（剖切圖）：CAN-H（白色）CAN-L（蘭色）+24V（紅色）CA

13、N Shield（屏蔽線）- 26 -四、現(xiàn)場(chǎng)總線連接示意圖出口電導(dǎo)傳感器出口溫度傳感器H2S傳感器傳感器信號(hào)進(jìn)儀器房鉆臺(tái)H2S傳感器轉(zhuǎn)盤扭矩傳感器轉(zhuǎn)盤懸重傳感器套壓傳感器CAN總線節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速傳感器絞車傳感器立壓傳感器絞車泵沖傳感器泵沖傳感器泥漿泵入口密度傳感器入口電導(dǎo)傳感器入口溫度傳感器池體積傳感器池體積傳感器池體積傳感器池體積傳感器池體積傳感器泥漿罐出口密度傳感器CAN總線節(jié)點(diǎn)CAN總線出口流量傳感器鉆井液 高架槽振動(dòng)篩終端電阻 CMS硬件使用手冊(cè)之CAN現(xiàn)場(chǎng)總線 上海神開石油科技有限公司 附: 進(jìn)口針座及孔座接線端排列圖（從進(jìn)線端看）孔座 針座五、CAN總線型傳感器系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)使用要點(diǎn)1總

14、線通訊穩(wěn)定性問題按照CAN總線傳輸規(guī)范，當(dāng)以125Kbps通訊速率進(jìn)行傳輸時(shí)，主干電纜長(zhǎng)度可達(dá)到500m,接入的CAN節(jié)點(diǎn)可達(dá)到64只。鉆井儀表接入的CAN節(jié)點(diǎn)一般最多在23只左右，主干電纜長(zhǎng)度在300m以下。如果出現(xiàn)通訊不穩(wěn)定現(xiàn)象(指某些節(jié)點(diǎn)不時(shí)出現(xiàn)超時(shí)，或搜索節(jié)點(diǎn)時(shí)某些節(jié)點(diǎn)時(shí)有時(shí)無，甚至同一節(jié)點(diǎn)搜索到一次以上)，在安裝時(shí)一般應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）、是否正確配接了終端電阻終端電阻應(yīng)有兩個(gè)，其一接在主干電纜的末端CAN總線節(jié)點(diǎn)上,接在CAN-H和CAN-L兩接接柱上（因?yàn)樗怯脕砦斩嘤嘈盘?hào)的，所以可以想象當(dāng)然接在兩CAN 信號(hào)線上），另一個(gè)已焊接在CAN適配卡上（兩個(gè)插口各有一個(gè)）。在CAN

15、結(jié)束端的終端電阻和在適配卡上所用CAN插口的所在的終端電阻，這兩個(gè)終端電阻是并聯(lián)的，當(dāng)斷開CAN與適配卡的連接時(shí)，并已接上CAN結(jié)束端的終端電阻時(shí)，可測(cè)到125左右的阻值。當(dāng)CAN連接上適配卡時(shí)該有125/2左右的阻值。在適配卡上的終端電阻上有一個(gè)跨接的小器件，將它拔掉就可以將次處的這個(gè)終端電阻去掉。由于CMS上使用了兩臺(tái)采集機(jī)，是通過并聯(lián)采集CAN信號(hào)的，所以必須將其中的一臺(tái)采集機(jī)適配卡上所用的CAN插口上的那個(gè)終端電阻去掉，不然等于有3個(gè)終端電阻并聯(lián)，阻值將等于125/3左右。終端電阻的作用是吸收信號(hào)線上電脈沖的多余能量，防止反射形成信號(hào)混淆，而信號(hào)混淆將導(dǎo)致通訊錯(cuò)誤。頻繁的通訊錯(cuò)誤，會(huì)導(dǎo)

16、致CAN總線重置。如此循環(huán)將使CAN總線根本無法正常通訊。具體檢查方法：斷開CAN總線與適配卡的連接，用VC9806型萬用表200檔測(cè)量是否存在終端電阻阻值， 4、5腳應(yīng)在125左右。若未接終端電阻，將導(dǎo)致通訊不穩(wěn)定。如正常，還應(yīng)檢查CAN電纜各芯腳之間是否互相絕緣(萬用表2M應(yīng)溢出)。（2）、主干電纜有無分支(即總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是否正確)CAN總線主干電纜應(yīng)從頭至尾為一根“直腸子”，不允許分支。具體來講，CAN總線節(jié)點(diǎn)左右兩端用于連接主干電纜，中間端只能連接傳感器。（3）、總線工作電壓CAN總線規(guī)范規(guī)定總線工作電壓為24V。由于電流傳輸存在壓降損失，當(dāng)總線上某一CAN節(jié)點(diǎn)獲得工作電壓低于19V時(shí)

17、，也會(huì)導(dǎo)致總線通訊不穩(wěn)定的現(xiàn)象，此時(shí)可將向總線供電的開關(guān)電源輸出電壓調(diào)高，但不應(yīng)超過26V。在開關(guān)電源內(nèi)有個(gè)電位器W1，可以調(diào)節(jié)其螺絲來改變阻值從而改變電壓?，F(xiàn)在在CMS上都采用雙電源供電，即在末端接終端電阻的地方，+24V和0V兩線處也再接上一個(gè)24V直流電，避免了末端壓降的損失情況。（4）、主干電纜是否有螺絲松動(dòng)，引起接觸不良現(xiàn)象主干電纜的芯線與插頭的連接是靠小螺絲固定的，如果某一根線螺絲未上緊，接觸不良也會(huì)出現(xiàn)總線通訊超時(shí)或某一個(gè)傳感器超時(shí)現(xiàn)象，此時(shí)通訊時(shí)好時(shí)壞，當(dāng)出現(xiàn)某一個(gè)傳感器超時(shí)現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)注意檢查對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的插頭，有無線頭螺絲未上緊的現(xiàn)象，并排除故障。2總線接插件防護(hù)等級(jí)CAN總線接

18、插件防護(hù)等級(jí)為IP65，接插件插撥可達(dá)10000次。實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)密封不好，分析原因認(rèn)為是現(xiàn)場(chǎng)總線未固定，而在頻繁移動(dòng)中造成的。井場(chǎng)油污、泥沙等臟物進(jìn)入接插件密封部位，將導(dǎo)致接插件防護(hù)等級(jí)下降。3CAN節(jié)點(diǎn)保險(xiǎn)絲問題神開公司提供的CAN節(jié)點(diǎn)符合防爆要求。為滿足防爆強(qiáng)制規(guī)定，節(jié)點(diǎn)內(nèi)裝有三個(gè)快速熔斷保險(xiǎn)絲，其規(guī)格不得任意變更。不能靠增大保險(xiǎn)絲電流規(guī)格來追求不燒保險(xiǎn)絲，而無視可能引起的危險(xiǎn)氣體的爆燃事故。由于自復(fù)保險(xiǎn)絲等效參數(shù)不滿足CAN通訊要求，也無法應(yīng)用于CAN節(jié)點(diǎn)中。在能妥善解決此問題的新技術(shù)出現(xiàn)之前，建議用戶注意以下幾點(diǎn)：（1）、次架設(shè)CAN總線傳感器系統(tǒng)之后，向CAN總線送電之前，首先檢查

19、總線上絕緣情況，正常后才送電。（2）、盡量避免帶電情況下更換CAN節(jié)點(diǎn)。無法避免時(shí)，應(yīng)特別注意將接插件定位槽對(duì)齊后再插入。這樣可避免引腳錯(cuò)誤情況下強(qiáng)行插入所引起的浪涌電流熔斷保險(xiǎn)絲。（3）、CAN節(jié)點(diǎn)盒蓋不得隨意打開，針對(duì)此項(xiàng)維修操作的需要，神開公司應(yīng)用戶要求而提供特別服務(wù)。（4）、接插件未連接之前，應(yīng)加以小心保護(hù)，避免粘上泥漿、雨水之類導(dǎo)電液體。已經(jīng)粘上泥漿、雨水時(shí)，可用清水洗干凈烘干。六、CAN節(jié)點(diǎn)保險(xiǎn)絲更換說明 A節(jié)點(diǎn)（SK-9N03） C節(jié)點(diǎn)（SK-9N01） CAN節(jié)點(diǎn) B節(jié)點(diǎn)（SK-9N02） 保險(xiǎn)絲更換說明書SK-9N01、SK-9N02和SK-9N03三型CAN節(jié)點(diǎn)均含有安全隔

20、離柵，滿足銘牌標(biāo)示的防爆要求，按國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)要求，安全隔離柵更換保險(xiǎn)絲均應(yīng)返回設(shè)備提供廠，由專業(yè)人員進(jìn)行。凡使用本說明書對(duì)上述三型CAN節(jié)點(diǎn)更換保險(xiǎn)絲的用戶，均被視作同意以下協(xié)議；否則應(yīng)將本說明書連同附件、受損的CAN節(jié)點(diǎn)一齊寄返神開公司修理。協(xié) 議1、 凡使用本說明書的操作人員已經(jīng)仔細(xì)閱讀并充分理解本協(xié)議，已被進(jìn)行過培訓(xùn)，達(dá)到修理人員的要求；2、 操作人員已取得焊接資格；3、 只使用本說明書指定的保險(xiǎn)絲規(guī)格；4、 保證所更換的保險(xiǎn)絲規(guī)格與所焊位置是正確的。檢查保險(xiǎn)絲通斷的具體方法一、 SK-9N01、9N02、9N03上印板保險(xiǎn)絲檢查方法：搜索不到某個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，可用以下提供的二種方法進(jìn)行此項(xiàng)檢查。V-1、 首先卸下節(jié)點(diǎn)的5芯針形插座，直接在5芯針形插座上按下圖進(jìn)行檢查。3CAN-HV+42CAN-L屏蔽155芯針形插座示意圖數(shù)字萬用表型號(hào)測(cè)量點(diǎn)阻值結(jié)論VC9806200K檔正表筆接2負(fù)表筆接3120K左右F2正常