应用OCS实现J1939协议的转速采集

张红喜

（湖北大峪口化工有限责任公司，湖北 荆门 431910）

压缩机控制系统需要在OCS控制器上采集EEG6500转速控制器上的发动机转速数据，主控制器需要根据该转速数据以及一些工况压力、温度传感器的数据对压缩机系统进行自动化控制[1]。

1 转速采集

1.1 J1939通讯协议

SAE J1939（以下简称J1939）是美国汽车工程协会（SAE）推荐的用于中、重型道路车辆电子部件间通讯的标准。J1939技术基于德国Robert Bosch GmbH公司的控制器局域Controller Area Network网络技术，标准的J1939通讯协议可达到250kbps的通讯速率。目前，在商用车辆、舰船、轨道机车、农业机械、大型发动机和BMS系统应用中，J1939是应用最广泛的通讯协议[2,3]。对于传统的PLC控制系统而言，J1939协议的对接需要扩展模块，在运行过程中无法修改PGN参数组对象，且大多不支持J1939多包传输协议。另外，如果是第三方的扩展模块，还会涉及到主PLC和该模块的通信工作，对工程师来说又增加了集成的难度，系统的复杂程度也随之增加，而OCS一体化控制器集成了J1939协议功能。EEG6500设备可以将转速等数据通过J1939协议与OCS控制器进行连接[4]。

图1 EEG6500设备图Fig.1 EEG6500 Equipment diagram

图2 J1939参数配置界面Fig.2 J1939 Parameter configuration interface

1.2 J1939参数配置

编程软件进入Program菜单下的Network Configuration中，可以对控制器的J1939通信进行配置。因为要接收来自于EEG 6500的转速数据，所以这里应在Receive PGN上单击右键，选择添加一个Receive PGN。通过查询J1939-71车辆应用层协议文件，得知61444参数组的定义如下：该参数组为发动机控制器1参数组。J1939协议对该参数组的定义为：数据长度8字节；数据页0；PDU格式240；默认优先级为3；参数组编号为61444。根据上述资料，在HORNER新建的PGN中配置如下：PGN参数组编号为61444；Priority优先级为3（J1939协议默认）；Source Address源地址为26（EEG6500手册中标识）；Destination Address目的地址为0（广播接收）；Number of Data为8（接收该参数组8个字节的数据）；Mapping Resister为1%R，点击“OK”确定，完成配置[5-8]。

表1 EG6500转速数据定义格式Table 1 EG6500 speed data definition format

2 控制系统

基于OCS控制器实现的自控系统主界面可以通过F1、F2、F3和F4 4个功能键进行人机交互，如图3所示。主界面可以实时显示发动机转速（RPM）值、进气分离器压力（BAR）值、压缩机排气压力（BAR）值和润滑油压力（BAR）值、发动机混合气压（BAR）值、曲轴箱压力（BAR）值、冷却水温度（℃）值和压缩机排气温度（℃）值、发动机废气温度（℃）值、系统电压（V）值、执行器开度（%）值。通过“解锁”功能限制不同权限的变量操作范围，有效避免工作人员的误操作。同时OCS控制器除了实现IO状态监控，还可以实现动态的参数配置，如传感器参数设置、通信参数设置、运行参数设置、运行时间设置、报警设置和系统时间设置，如图4所示。

图3 OCS系统主界面图Fig.3 The main interface diagram of the OCS system

图4 OCS系统配置界面图Fig.4 OCS System configuration interface diagram

3 硬件接线

CAN端子（1939协议）接线，控制器的CN_H端子连接6500设备的CAN-P，CN_L端子连接6500设备的CAN-L。J1端子排的I1连接润滑油液位低；I2连接发动机水箱液位低；I3连接进气分离器液位高；I4连接废气压力开关；I5连接急停（常闭）；I6/I7/I8/H1/H2/H3/H4悬空不接；A1连接执行器开度+；A2连接电瓶电压+；0V连接DC直流供电电压的GND。J2端子排的Q1连接点火控制；Q2连接进气电磁阀；Q3连接启动马达；Q4连接EEG6500转速切换；Q5/ Q6/ Q7/ Q8/ Q9/ Q10/ Q11/ Q12悬空不接；V+连接DC直流供电电压的24V+；0VDC直流供电电压的GND[9]。

外置的IO端子IN0-1 I+进气分离器压力+，IN0-2 GNA进气分离器压力-；IN1-3 I+压缩机排气压力+，IN1-4 GNA压缩机排气压力-；IN2-5 I+发动机润滑油压力+，IN2-6 GNA发动机润滑油压力-；IN3-7 I+发动机混合气压力+，IN3-8 GNA发动机混合气压力-；IN4-9 I+发动机凸轮轴压力+，IN4-10 GNA发动机凸轮轴压力-；IN5-11 I+发动机冷却水温度+，IN5-12 GNA发动机冷却水温度-；IN6-13 I+压缩机排气温度+，IN6-14 GNA压缩机排气温度-；IN7-15 I+发动机废气温度+，IN7-16 GNA发动机废气温度-。

4 Modbus变量

配置OCS控制器的MJ1作为RS232通信接口，其中PIN8为TX发送接收，PIN7为RX，PIN6为模拟地GND，控制器支持Modbus RTU协议，站号为1，波特率9600，校验N，数据位8，停止位1。

4.1 只读变量

配置参数进气分离器压力、压缩机排气压力、发动机润滑油压力、发动机进气压力、发动机曲轴箱压力、发动机冷却水温度、压缩机排气温度、发动机废气温度、执行器开度、系统电压、发动机转速、系统运行状态（1=启动中，2=运行中，3=停止中，4=待机中）、本次运行时间-小时、本次运行时间-分钟、累计运行时间-小时、累计运行时间-分钟分别对应OCS寄存器地址%R31、%R33、%R35至%R61，与此同时对应Modbus寄存器地址43031、43033、43035至43061[10,11]。

4.2 系统变量

系统的报警点定义ON=报警，OFF=无报警。参数进气分离器压力传感器断线、进气分离器压力高、进气分离器压力低、压缩机排气压力传感器断线、压缩机排气压力高、压缩机排气压力低、发动机润滑油压力传感器断线、发动机润滑油压力高、发动机润滑油压力低、发动机混合气压力传感器断线、发动机混合气压力高、发动机混合气压力低、发动机曲轴箱压力传感器断线、发动机曲轴箱压力高、发动机曲轴箱压力低、发动机冷却水温度传感器断线、发动机冷却水温度高、发动机冷却水温度低、压缩机排气温度传感器断线、压缩机排气温度高、压缩机排气温度低、发动机废气温度传感器断线、发动机废气温度高、发动机废气温度低、系统电压传感器断线、系统电压低、执行器开度传感器断线、润滑油液位低、发动机水箱液位低、进气分离器液位高、发动机启动不成功、模拟量模块通信故障、转速控制器通信故障报警、急停开关按下、发动机超速报警、废气压力开关报警分别对应OCS寄存器地址%T101、%T102、%T103至%T136，与此同时对应Modbus寄存器地址06101、06102、06103至06136。

4.3 系统控制参数

OCS的控制参数主要有3个，便于工作人员的操作设置。系统锁定功能对应OCS寄存器%M52定义为 BOOL类型变量对应Modbus寄存器地址03052，可进行读写操作，ON=锁定，OFF=未锁定；系统启动/停止功能对应OCS寄存器%R17定义为INT类型变量对应Modbus寄存器地址43017，可进行读写操作，其中0=停止，1=启动；系统怠速/工速功能对应OCS寄存器%R18定义为INT类型变量对应Modbus寄存器地址43018，可进行读写操作，其中0=怠速，1=工速。

5 结论

本文阐述了应用OCS控制器通过CAN接口的J1939协议实现EEG6500设备的转速数据采集。详细阐述了硬件CAN接口实现J1939协议采集的配置过程，使用Cscape配置多界面交互式控制系统的功能效果，基于本体硬件OCS和扩展采集模块的硬件CAN、RS232、IO等接线细节，并从只读数据变量、系统报警变量和系统控制变量三方面对自动过程变量进行配置分类。经测试，应用OCS一体化控制器的EEG6500设备转速采集系统可以有效地实现数据采集和逻辑控制，达到了预期的设计效果。