趙鑫

北京飛機(jī)維修工程有限公司 北京 100621

1 CAN 總線定義

CAN總線即Controller Area Network控制器局域網(wǎng)，由研發(fā)和生產(chǎn)汽車電子產(chǎn)品著稱的德國(guó)BOSCH公司開(kāi)發(fā)，并最終成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO1189⑧，是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的總線之一。它為串行通信協(xié)議，能有效支持具有很高安全等級(jí)的分布實(shí)時(shí)控制，CAN 的高性能和可靠性已被廣泛認(rèn)同，在航空、汽車、電子設(shè)備等行業(yè)中已廣泛應(yīng)用，使用CAN總線連接發(fā)動(dòng)機(jī)控制組件，傳感器，剎車系統(tǒng)等，其傳輸速度可達(dá)到1Mbit/S[1]。

2 CAN 總線的組成

2.1 CAN 總線數(shù)據(jù)的生成

CAN總線的數(shù)據(jù)分為模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)，模擬信號(hào)由各系統(tǒng)上的傳感器探測(cè)得到，并將所得信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)再送給系統(tǒng)上的控制組件，由其將生成的CAN報(bào)文發(fā)送到總線上。模擬信號(hào)一般顯示在指針表上，如氣壓值等。數(shù)字信號(hào)相對(duì)簡(jiǎn)單，可直接由控制組件接收，然后將報(bào)文發(fā)到CAN總線上，如發(fā)動(dòng)機(jī)診斷，組件溫度等，一般用于系統(tǒng)內(nèi)部的控制和計(jì)算，也會(huì)同步顯示在各系統(tǒng)頁(yè)面上。

2.2 CAN 信號(hào)線

CAN傳輸?shù)膬蓷l信號(hào)線被稱為CAN_H 和CAN_L。通電狀態(tài)：CAN_H（2.5V）、CAN_L（2.5V）或CAN_L（3.5V）、CAN_H（1.5V）；斷電狀態(tài)：CAN_H、CAN_L之間應(yīng)有60歐阻值（-10%/+20%）。

3 排故案例分析

因CAN總線有其自身特點(diǎn)，它的排故思路也有別與普通線路，下面舉例說(shuō)明。

3.1 故障簡(jiǎn)述

某飛機(jī)多次空中出現(xiàn)放行信息FQMS1+2，維護(hù)信息指向FQMS CAN B，即燃油管理系統(tǒng)CAN B信息。

3.2 故障分析

當(dāng)復(fù)位駕駛艙頭頂板復(fù)位跳開(kāi)關(guān)后，放行信息可被清除，但在使用IRP面板加油時(shí)信息再現(xiàn)，且加油中斷。后續(xù)還接連出現(xiàn)過(guò)IRP、TWDC（燃油箱數(shù)據(jù)集線器）等相關(guān)部件故障信息，在更換上述部件后測(cè)試系統(tǒng)均可通過(guò)，但起飛后還是會(huì)再現(xiàn)相關(guān)部件故障信息，且無(wú)規(guī)律可循，系統(tǒng)內(nèi)部件的故障信息會(huì)不間斷交替跳出，根據(jù)手冊(cè)內(nèi)描述并結(jié)合排故經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，造成此現(xiàn)象的應(yīng)為CAN線路問(wèn)題。按其設(shè)計(jì)原理分析，CAN總線上的所有系統(tǒng)部件，無(wú)論是哪一種架構(gòu)，均從總線上獲取各自所需信號(hào)，英文為Subscribers（即用戶）。一旦CAN總線出現(xiàn)問(wèn)題，如此次排故中測(cè)得出的兩條信號(hào)線分別對(duì)地絕緣值僅180多歐，近似對(duì)地短路，就會(huì)造成總線發(fā)出錯(cuò)誤的信號(hào)，各部件本身并不能識(shí)辨信號(hào)的對(duì)錯(cuò)，一旦獲取到錯(cuò)誤信號(hào)即會(huì)報(bào)出相應(yīng)部件故障信息，CAN總線上信號(hào)由線路上所有設(shè)備共用，因此就會(huì)造成線路上各部件交替報(bào)出故障，復(fù)位跳開(kāi)關(guān)只能對(duì)設(shè)備起到斷電再上電的初始化作用，一旦系統(tǒng)再次探測(cè)到CAN總線上的故障，故障信息會(huì)立刻再現(xiàn)；線路故障本身就具有很大的隱蔽性和不可預(yù)測(cè)性，CAN總線又和普通線路有很大區(qū)別，因此很難一次性準(zhǔn)確判斷出故障源[2]。

3.3 排故經(jīng)過(guò)

執(zhí)行測(cè)量線路排故工作，在FQMS CAN B 所有設(shè)備都連接的狀態(tài)下，在離IRP最近終端電阻處測(cè)量HI LO位之間阻值為55歐姆（符合標(biāo)準(zhǔn)）。測(cè)量HI端對(duì)地為64歐，LO端對(duì)地為16歐，標(biāo)準(zhǔn)為50歐到20兆歐之間。LO端已低于標(biāo)準(zhǔn)，HI端 雖在手冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，但從后續(xù)測(cè)量出的正常結(jié)果看，HI和 LO端的對(duì)地絕緣阻值均應(yīng)在4兆歐以上才正常，由此可初步判斷總線上有線路或部件內(nèi)部有對(duì)地短路情況，按手冊(cè)要求斷開(kāi)設(shè)備A，即距此終端電阻最近設(shè)備—IRP后，測(cè)量HI LO位之間阻值為55歐，符合標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)量HI端對(duì)地為72歐，LO端對(duì)地僅為19歐，HI LO 端對(duì)地絕緣阻值均不好；在總線的CPIOM端的1133VH025終端電阻處測(cè)量HI LO位之間阻值為68歐，符合標(biāo)準(zhǔn)；測(cè)量HI端對(duì)地為187歐，LO端對(duì)地為167歐（標(biāo)準(zhǔn)為50歐至20兆歐之間）。對(duì)比不同終端電阻處所得阻值，可初步判斷對(duì)地絕緣不好的線路或部件應(yīng)更接近IRP所在區(qū)域（絕緣阻值更低）。隨后按線路圖查找并逐步縮小范圍，最終鎖定在右機(jī)身內(nèi)的2565VC404插頭處。

測(cè)量此插頭到IRP線路通路和絕緣阻值均正常。隨后測(cè)量此插頭到2669VH100終端電阻間阻值，測(cè)得絕緣值180歐（標(biāo)準(zhǔn)＞50歐），但實(shí)際遠(yuǎn)低于正常絕緣值；隨后分解插頭退出此同軸釘，測(cè)量對(duì)地絕緣僅8歐，可判斷此釘對(duì)地絕緣不好，更換此插釘后再次測(cè)量絕緣值為5.5兆歐，測(cè)試系統(tǒng)均工作正常，監(jiān)控飛機(jī)后續(xù)未再反映此故障。

4 CAN 排故總結(jié)

（1）線路圖中并聯(lián)接入的TC（終端電阻）的作用是讓傳輸線上的阻抗在終端處沒(méi)有突變，此終端電阻也能方便工作者在執(zhí)行排故量線工作時(shí)，更方便接近和測(cè)量線路，同時(shí)在線路的兩端和中段一般都會(huì)設(shè)計(jì)有一個(gè)終端電阻，這也是為了工作者能更快的測(cè)量找出故障源。例如這次的FQMS CAN總線排故測(cè)量，在接近計(jì)算機(jī)端的終端電阻處測(cè)量出的CAN總線對(duì)地絕緣阻值要遠(yuǎn)大于實(shí)際故障的IRP附近插頭處測(cè)量終端塊對(duì)地絕緣阻值，即說(shuō)明對(duì)地絕緣值更近似短路的終端電阻處更為接近實(shí)際故障位置。

（2）手冊(cè)給出CAN總線的對(duì)地絕緣阻值范圍為50歐與20兆歐之間，為何會(huì)給出這么寬泛的阻值范圍呢，經(jīng)后續(xù)對(duì)其他架構(gòu)和章節(jié)的CAN總線排故測(cè)量對(duì)地絕緣值分析得出，不同架構(gòu)和章節(jié)的線路因?qū)嶋H導(dǎo)線規(guī)格不同，所能達(dá)到的線路絕緣也是不同的，補(bǔ)充冷卻系統(tǒng)的總線對(duì)地絕緣值應(yīng)達(dá)到5兆歐以上，而發(fā)動(dòng)機(jī)火警探測(cè)系統(tǒng)的總線對(duì)地絕緣值僅能達(dá)到163千歐以上，因此想得到所排系統(tǒng)絕緣準(zhǔn)確值，必須做出對(duì)比測(cè)量，可在其他正常飛機(jī)同樣位置測(cè)量取值，或不同環(huán)路之間測(cè)量取值來(lái)作對(duì)比，這樣才能準(zhǔn)確得知我們此次排故總線的對(duì)地絕緣值，從而減少誤判，更準(zhǔn)確的找出故障源[3]。

（3）在執(zhí)行CAN總線對(duì)地絕緣測(cè)量時(shí)，需注意的是每次測(cè)量時(shí)對(duì)地的那根表筆不要更換，始終使用同一根表筆測(cè)量，這樣能得出更準(zhǔn)確的數(shù)值。還有就是用萬(wàn)用表是測(cè)不準(zhǔn)CAN_H或CAN_L電壓的，因?yàn)橥姾驝AN線上的電壓在不停變化，而萬(wàn)用表的響應(yīng)速度很慢，所測(cè)得電壓是并不是當(dāng)前電壓，而是電壓的有效值。