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摘要：在风机的使用环境中，由于电磁环境很复杂，由来自发电机和变流器等大功率器件的电磁干扰，本文主要针对机组中使用的CANopen通讯，从接口定义、线缆连接、参数配置和常规故障处理等方面进行了分析和梳理。
关键词：电磁环境，CANopen通讯，电磁干扰
1 引言
针对机组中使用的CANopen通讯，从接口定义、线缆连接、参数配置和常规故障处理等方面进行了分析和梳理，以期对后续CANopen的理解和线缆制作，以及现场的通讯故障处理等提供解决办法。
2 硬件安装
2.1 CANopen接口
图1为CiA协会推荐的开放式连接接口，引脚定义为：
终端电阻：使用滑动开关激活总线系统起点和终点处的终端电阻。与此同时，用于总线电缆出线端的端子（2C-/2C+）关闭。必须禁用总线系统上其它所有节点处的终端电阻。
2.3 屏蔽线的接地方式：
在风机的使用环境中，由于电磁环境很复杂，由来自发电机和变流器等大功率器件的电磁干扰，因此选择合适的电缆、电缆路由以及正确良好的屏蔽接线就变的尤为重要。CANopen电缆的连接主要为这四根CAN_H、CAN_L、CAN_GND、CAN_SHIELD。其中CAN_H和CAN_L一定是一对双绞线，对于正常选择的电缆，比如2×2×0.22、2×2×0.34、2×2×0.5、4×0.5这几种，前三种为两两双绞的，H和L为一对双绞，GND可以使用另外一对双绞中的一根即可，SHIELD为外屏蔽层；对于4×0.5而言，选择其中的任意三根即可，SHIELD依然为外屏蔽层。
在此有几点需要注意：
a)CAN_GND与CAN_SHIELD是有本质区别的，CAN_GND是CAN物理层的参考电平；CAN_SHIELD是屏蔽层，正常情况下是需要可靠接地的。
b)宁缺毋滥，对于CAN_GND，如果不能保证GND是纯净无干扰的情况下不要接，否则GND的接入不仅起不到正作用反而会将干扰引入。对于CAN_SHIELD，他本身是CAN线的屏蔽层，在进行屏蔽层的连接时，先将屏蔽层悬空，然后在屏蔽层的一端选择一个可靠的接地点进行接地，如果受现场条件限制无法找到可靠的接地点则屏蔽层要两端悬空。
2.4 物理层解释
由图4可知，对于高速CAN协议，隐形时H和L均为2.5V；显性时H为3.5V，L为1.5V。
3 现场问题分析及解决方法
3.1 现场问题分析
a)总线存在错误帧，占2%左右，属于非外接干扰错误。原因是信号幅值过小和节点的采样点不统一。信号幅值过小，与选用的线缆过细——0.75mm2有很大关系，并且与节点的电路设计也有很大关系（本测试无法一一拆开每个节点的CAN收发电路）。节点采样点不统一与每个厂商的波特率寄存器配置有关系。错误帧，会导致节点的错误计数器增加，在严重情况下最终导致总线关闭。车载应用中，非干扰情况，是不允许出现错误帧，错误帧会导致节点总线关闭，或者数据传输延迟，最终引起操作缓慢、失控等严重后果。
b)在38.788K附件存在0.4V左右的共模干扰，干扰强度已经超过阈值会对通信质量产生严重干扰。
c)源节点地址为0x582这个节点信号质量最差，主要体现在信号幅值过小，很多错误帧都是它发出的。
d)源节点地址为0x080的节点的报文发送周期不稳定，经常出现发送周期异常。
3.2 现场问题解决方法
针对上述问题采取如下解决措施：
a)针对信号幅值过小，可能的原因主要为如下：
1)收发器选择不合适，导致本身的幅值就偏小，现在传感器已经选定，收发器的更改相对比较困难。
2)电缆电阻大，电缆线阻大的主要原因为电缆的截面选择较细，可更换为截面较大的电缆，例如0.75mm，但由于很多电缆是传感器自带，更换难度较大。另外可通过调大两端的终端电阻来进行适当的补偿，但具体调节到多少不好定量评估，致远电子建议通过使用它们的CAN分析仪来辨识一个最优的终端电阻。
b)共模干扰，干扰源的频率为40k：
1)针对40K的干扰寻找干扰源，如果干扰源可以消除最好，如果不能可以尽量通过调节电缆路由或别的方法来尽量避免干扰的引入。
2)加磁环过滤掉固定频率的干扰，可针对40K频率进行处理。
c)源节点地址为0x582这个节点信号质量最差
d)源节点地址为0x080的节点的报文发送周期不稳定
必须使用双绞线提高抗干扰能力，总线必须远离动力线，最小距离在0.5米以上才可以避免干扰；
论文作者:张艺良
论文发表刊物:《电力设备》2017年第6期
论文发表时间:2017/6/13
标签：节点论文; 干扰论文; 电缆论文; 总线论文; 屏蔽论文; 电阻论文; 终端论文; 《电力设备》2017年第6期论文;