电气火灾监控系统图_分析CAN总线在电网自动监控系统中的应用
时间：2020-03-07 08:46:28 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：通过基于CAN总线的电网自动监控系统，实现了多个集中器的CAN总线分布式网络系统的构建方式，明确了CAN控制器在电网自动监控系统中的双滤波器原理，实现了主、从集中器之间的点名通信以及广播通信模式，取得了较好的实际应用效果。
关键词：CAN总线 电网 自动监控系统 应用
中图分类号:TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2011)12-0023-01
电网自动监控系统中，可利用公用电话实现MODEM远程抄表进行电网的远程监控管理。常见的MODEM远程抄表通过管理中心以电话网的发散形式进行管理的形式将分散在各台变区域的集中器进行连接，从而形成了一对多的星型通信网络。由于利用电话线建立的通信模式往往需要较长的时间进行握手和了解，数据点较多的通信系统则效率相对较低，此外，当系统中的集中器数目较多时，所需要租用的电话线也较多，特别是在居民密集的区域，集中器具有较大的密度，那么相应的管理费用也将较高，由此，对基于电话通信系统的电网监控系统的推广和应用不利。
由此，基于CAN总线的电网远程监控系统的应用实现了对传统电话通信模式的构建，将位置相对集中的多个集中器使用CAN构建形成了居于网络，局域网值需要一部电话一根电话线实现对管理中心的通信，由此减少了集中器电话租借的数目，有效降低了信息通信的成本，同时，还能通过CAN总线实现广播通信，从而建立了高校的实时通信系统。
1、电网自动监控系统构成
CAN总线为基础的电网自动监控系统呈现三级分布的结构模式，其相应的构成由管理中心、集线器、采集单元、信道以及采集终端五个部分构成。系统的信道包括电话线、CAN总线以及RS-485总线，使用电话线的拨号方式，三级通信包括管理中心以及主集中器之间的MODEM通信、主从集中器之间的CAN总线通信以及集中器和采集单元之间的RS-485通信等，通过系统的MODEM的调制功能，实现了系统远程信息的快捷传输，实现了与主集中器之间的信息交换，而主及中心通过CAN总线，能实现对10km范围内安放在配电变压器周围的从集中器的管理。也就是实现对CAN节点的管理，而相应的从集中器的节点数量可为1-110个。从集中器通过RS-485总线，使用相应的芯片规定的从机个数为1-64个，由此系统采集终端的个数也为1-64个。实现了对变压器采集单元以及低电压用户采集终端的管理，而系统中的各采集终端能建立1-16户用户的采集信息的传输。
2、CAN总线通信系统设计
CAN总线是电网自动监控系管理系统主集中器以及从集中器之间的通信链路，CAN总线的稳定性以及可靠性对电网监控管理系统的运行具有重要的作用和意义。
2.1 CAN总线概述
CAN（Controller Area Network，控制器局域网）是先进的穿行通信协议，属于现场总线的范围。CAN能实现良好的纠错，支持差分收发，由此适应高噪声环境的应用，兵器能实现较远距离的传输，适应于中小型分布式监控系统的应用。由于CAN总线具有良好的实时性、可靠性和较强的抗干扰能力、远距离传输以及快捷的通信速度、同时采用短信息帧结构以及多主通信模式以及可使用多种通信机制等优势，在航天航海技术、汽车、建筑环境控制、机床、医疗设备、工业自动化控制系统中得到了广泛的应用。
2.2 CAN总线分布式监控网络的组建方式
多个CAN节点以传输介质按照一定的形式相互连接，则可建立成为CAN通信网络。与RS-485结构相似，CAN总线的连接模式只支持总线型的网络拓扑结构，不支持环形或是星型的网络通信机构。CAN总线通信利用CAN_H、CAN_L两根导线，对通信介质要求较低，双绞线、同轴电缆或是光纤都能建立相应的通信网络。
CAN总线的末端都接有抑制信号反射的终端电阻RT，一般RT的取值为100～120Ω。而在实际CAN总线网络的组建过程中，应根据现场的状况实现对相关参数的确定：节点分支长度D不应大于0.3米，相邻节点距离S以及不加中继的可靠通信距离L与总线的通信速率密切相关，速率越高，相应的允许的值越小。按照CAN国际标准ISO11898的建设模式，当总线速率为1Mbps时，S以及L的值不应大于40m，而党总线速率小于5Kbps时，L的值可达到10Km。
3、主、从集中器通信
3.1 主、从集中器地址分配
CAN协议报文标识符实现了不同的数据向不同的节点的发送，同时也使不同的节点接收到同样的数据，若是定义CAN节点只接收特定的标识符数据，则可将这样的标识符作为该CAN节点的地址。
电网自动监控系统中，主集中器和从集中器作为CAN总线的节点都将工作于增强模式（PeliCAN mode），从而实现帧的双滤波方式报文的传递，对于扩展帧而言，其CAN信息帧的29位标识符中有高16位参与了滤波。两个滤波器在对数据过滤时是“或”的关系，也就是CAN信息帧通过了两个滤波中的任意一个，就能被接收。系统还为CAN节点的滤波器的验收码寄存器ACR定义了不同的数值，实现了不同集中器之间的区分。实际上是为每个集中器分配了地址，主集中器地址为0001。有了CAN节点地址，分布式系统中的主集中器就能与任意从集中器交换数据，也就是实现点对点的双向通信。由此可知，CAN总先锋恩不通信系统中，主集中器和从集中器之间存在两条信息的通道，也就是CAN节点的滤波器构成了点对点的信息交换通道，点名的通信是双向的沟通，而广播通信则是单向的信息传播，也就是信息由主集中器发出，从集中器接收。
3.2 点名通信
在进行了点对点的双向通信中，主集中器发送的信息帧高16位标识符也就是从集中器的地址。系统中从集中器的验收屏蔽码为0，从而滤波器进行全值滤波，只有从集中器的滤波器验收码ACR设定的值与主集中器发送的地址完全相符时，从集中器才能接收数据。
3.3 广播通信
广播通信中，主集中器发送的信息帧高16位标识符是FFFFH，从集中器能通过滤波器2进行接收数据，从而实现了全系统的广播通信。广播通信使同一CAN系统内的从集中器接收命令，实现了通信的实时性和同步性。
参考文献
[1]杨鹏飞.基于微机C8051F040的CAN总线智能节点设计[J].山东电力高等专科学校学报,2011(3).
[2]毛宗雷,陈一飞.基于CAN总线的集成式气候传感器的研究[J].建筑电气,2011(7).
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