【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 信。系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括三部分內(nèi)容：（1） 下位機(jī)數(shù)據(jù)采集 在下位機(jī)的微處理器的控制下，通過各種電力傳感器對(duì)變電站各種反映運(yùn)行狀況的電力參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，并進(jìn)行相應(yīng)處理。監(jiān)測(cè)的電力參數(shù)主要包括線路電壓電流、功率、頻率等各種模擬量；反映斷路器、隔離開關(guān)狀態(tài)的狀態(tài)量；反映電能量(包括有功電能和無功電能)的脈沖量以及數(shù)字量。這一部分的主要工作包括：電力參數(shù)的選擇、傳感器的選型、信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)與調(diào)試、ADC電路設(shè)計(jì)與調(diào)試及單片機(jī)圍電路設(shè)計(jì)與調(diào)試等。（2） 上位機(jī)與下位機(jī)的數(shù)據(jù)通訊 上位機(jī)與下位機(jī)間的數(shù)據(jù)通訊采用CAN總線作為數(shù)據(jù)的通信網(wǎng)絡(luò)。在CAN總線的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、兼容的硬件、軟件處理進(jìn)行詳細(xì)研究的基礎(chǔ)上，一方面在下位機(jī)中利用單片機(jī)、總線控制器和驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)CAN智能節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)下位機(jī)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)及其預(yù)處理結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)的打包、發(fā)送；對(duì)上位機(jī)的配置命令進(jìn)行接收，處理。另一方面利用CAN通訊卡，上位機(jī)由應(yīng)用軟件通過板卡驅(qū)動(dòng)程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行讀取、寫入操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)下位機(jī)發(fā)送的信息進(jìn)行接收、解包；對(duì)上位機(jī)的命令進(jìn)行打包、發(fā)送處理。 （3）上位機(jī)通訊與管理系統(tǒng)開發(fā) 監(jiān)控中心的上位機(jī)通過CAN總線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)變電站CAN智能節(jié)點(diǎn)發(fā)送的變電站運(yùn)行信息，并對(duì)各種信息進(jìn)行可視化處理、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)報(bào)警、信息管理、記錄等操作。與強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫聯(lián)接實(shí)現(xiàn)對(duì)變配電系統(tǒng)進(jìn)行管理、監(jiān)控、數(shù)據(jù)記錄、報(bào)表輸出和通信處理等功能，以友好的監(jiān)測(cè)界面展現(xiàn)給用戶，使用戶操作簡(jiǎn)單、方便、快捷。 第二章 CAN總線簡(jiǎn)介 CAN總線的技術(shù)特點(diǎn) （1）CAN總線接口芯片支持8位16位CPU可做成IsA與PCI總線的插卡，任意插在PX，XT，AT兼容機(jī)上，也可置于溫度、壓力、流量等物理量的變送器中，構(gòu)成智能化儀表。 （2）CAN總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)150一11898，A和PARI，B。 （3）CAN可以多主方式工作，使網(wǎng)絡(luò)上任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)均可以在任意時(shí)刻，主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活，利用這一特點(diǎn)，也可方便地構(gòu)成(容錯(cuò))多機(jī)備份系統(tǒng)。 （4）CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)可分成不同的優(yōu)先級(jí)，可以滿足不同的實(shí)時(shí)要求。 (5)CAN采用非破壞性總線仲裁技術(shù)。當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)主動(dòng)停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，有效地避免了總線沖突。 (6)CAN可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及全局廣播幾種方式傳送和接收數(shù)據(jù)。 (7)CAN直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)lokm，速率為SKbPs，通信速率最高可達(dá)IMbps，距離為40m。 (8)CAN總線上可掛接節(jié)點(diǎn)數(shù)理論值為2000個(gè)，實(shí)際為110個(gè)。 (9)CAN采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個(gè)。這樣短的傳輸時(shí)間受干擾的概率低，重新發(fā)送時(shí)間短。 (10)通信介質(zhì)采用廉價(jià)的雙絞線，無特殊要求。 (11)用戶接口簡(jiǎn)單，編程方便，很容易構(gòu)成用戶系統(tǒng)。 (12)CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉的功能，切斷與總線的聯(lián)系，以使總線上其他操作不受影響。 (13)CAN每幀信息都有CRC檢驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，保證了數(shù)據(jù)的出錯(cuò)率極低。 (14)開發(fā)系統(tǒng)廉價(jià)，OEM用戶容易操作。Intel，PHILIPS等芯片廠商均生產(chǎn)帶有CAN接口的80C51系統(tǒng)芯片。 CAN是一個(gè)多主機(jī)局部網(wǎng)，它的串行通信鏈路采用一條多個(gè)單元均可連接的總線。理論上，單元數(shù)目是無限的，實(shí)際的單元總數(shù)受限于延遲時(shí)間和/或總線的電氣負(fù)載。該總線可用各種方一法實(shí)現(xiàn)，如差分驅(qū)動(dòng)平衡雙絞線、單線(加地線)，光纖等，其中常用的為第一種?？偩€上的數(shù)據(jù)可具有兩種互補(bǔ)的邏輯值之一:主控(dominant)和隱性(recessive)。在兩個(gè)單元同時(shí)分別發(fā)送主控和隱性電平時(shí)，總線上的數(shù)值將是主控電平。在總線采用線與操作方式時(shí)，主控電平用邏輯0表示，而隱性電平為邏輯1。 CAN總線中，各節(jié)點(diǎn)應(yīng)使用相同的位速率。它的每位時(shí)間由同步段、傳播段、相位緩沖段1和相位緩沖段2組成。發(fā)送器在同步段前改變輸出的位數(shù)值，接收器在兩個(gè)相位緩沖段之間采樣輸入位值。而兩個(gè)相位緩沖段長(zhǎng)度可自由控制，以保證采樣的可靠性。除此之外，由于各節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘總有小的差異，CAN總線使用時(shí)鐘同步技術(shù)來保證通信的同步性，并在實(shí)際傳送中，遇到連續(xù)發(fā)送的五位相同時(shí)，將自動(dòng)插入一個(gè)補(bǔ)碼位(除了發(fā)送固定格式字段時(shí))。 CAN報(bào)文傳輸在CAN總線的報(bào)文傳輸中有四種不同類型的幀：帶有應(yīng)用數(shù)據(jù)且進(jìn)行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀、向網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求發(fā)送同一標(biāo)識(shí)符的數(shù)據(jù)幀的遠(yuǎn)程幀、能夠報(bào)告每個(gè)節(jié)點(diǎn)錯(cuò)誤的出錯(cuò)幀、如果節(jié)點(diǎn)的接收器電路尚未準(zhǔn)備好就會(huì)附加延遲傳送的過載幀。CAN協(xié)議支持的幀格式有兩種報(bào)文幀格式，一種被稱為CAN標(biāo)準(zhǔn)幀，另一種稱為CAN擴(kuò)展幀，它們只是在確認(rèn)區(qū)存在差異，支持11bit的確認(rèn)區(qū)長(zhǎng)度，支持29bit的確認(rèn)區(qū)。數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀可以使用標(biāo)準(zhǔn)幀及擴(kuò)展幀兩種格式，但是出錯(cuò)幀和超幀沒有這個(gè)區(qū)別。 數(shù)據(jù)幀由七個(gè)不同的位域(Bit Field)組成：幀起始（Start of Frame）、仲裁域(Arbitration Field)、控制域(Control Field)、數(shù)據(jù)域(Data Field)，CRC域(CRC Field)、應(yīng)答域（ACK Field）和幀結(jié)尾(End of Frame)等。數(shù)據(jù)域的長(zhǎng)度可以為0。遠(yuǎn)程幀跟數(shù)據(jù)幀的區(qū)別是：遠(yuǎn)程幀不包含數(shù)據(jù)，因此，它的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度代碼沒有任何意義（可以標(biāo)注為0~8范圍里的任何數(shù)值）。遠(yuǎn)程幀也分為標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式，它們都是由6個(gè)不同的位域組成：幀起始、仲裁域、控制域、CRC域、應(yīng)答域和幀結(jié)尾。接收節(jié)點(diǎn)通過發(fā)送遠(yuǎn)程幀(Remote Frame)請(qǐng)求具有相同標(biāo)識(shí)符的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。 CAN控制器CAN通信協(xié)議主要由CAN控制器完成。CAN控制器主要由實(shí)現(xiàn)CAN總線通信協(xié)議部分和微控制器接口部分電路組成，通過簡(jiǎn)單的連接即可完成CAN總線協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的所有功能。應(yīng)用層功能由微控制器完成，CAN總線上的節(jié)點(diǎn)既可以是基于微控制器的智能節(jié)點(diǎn)，也可以是具有CAN接口的1/0器件。 CAN總線系統(tǒng)的一般組成CAN總線屬于現(xiàn)場(chǎng)總線的范疇，CAN總線系統(tǒng)的一般組成結(jié)構(gòu)如圖： CAN總線系統(tǒng)組成CAN總線 PC機(jī) CAN接口適配卡 總控制室 控制節(jié)點(diǎn) 控制節(jié)點(diǎn)襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈