【文章內(nèi)容簡介】 信。系統(tǒng)設計包括三部分內(nèi)容：（1） 下位機數(shù)據(jù)采集 在下位機的微處理器的控制下，通過各種電力傳感器對變電站各種反映運行狀況的電力參數(shù)進行實時數(shù)據(jù)采集，并進行相應處理。監(jiān)測的電力參數(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、信號調(diào)理電路設計與調(diào)試、ADC電路設計與調(diào)試及單片機圍電路設計與調(diào)試等。（2） 上位機與下位機的數(shù)據(jù)通訊 上位機與下位機間的數(shù)據(jù)通訊采用CAN總線作為數(shù)據(jù)的通信網(wǎng)絡。在CAN總線的協(xié)議標準、兼容的硬件、軟件處理進行詳細研究的基礎上，一方面在下位機中利用單片機、總線控制器和驅(qū)動器設計CAN智能節(jié)點，實現(xiàn)對下位機實時采集的數(shù)據(jù)及其預處理結(jié)果進行數(shù)據(jù)的打包、發(fā)送；對上位機的配置命令進行接收，處理。另一方面利用CAN通訊卡，上位機由應用軟件通過板卡驅(qū)動程序?qū)?shù)據(jù)進行讀取、寫入操作，實現(xiàn)對下位機發(fā)送的信息進行接收、解包；對上位機的命令進行打包、發(fā)送處理。 （3）上位機通訊與管理系統(tǒng)開發(fā) 監(jiān)控中心的上位機通過CAN總線通信網(wǎng)絡實時變電站CAN智能節(jié)點發(fā)送的變電站運行信息，并對各種信息進行可視化處理、實時監(jiān)測報警、信息管理、記錄等操作。與強大的數(shù)據(jù)庫聯(lián)接實現(xiàn)對變配電系統(tǒng)進行管理、監(jiān)控、數(shù)據(jù)記錄、報表輸出和通信處理等功能，以友好的監(jiān)測界面展現(xiàn)給用戶，使用戶操作簡單、方便、快捷。 第二章 CAN總線簡介 CAN總線的技術(shù)特點 （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總線國際標準150一11898，A和PARI，B。 （3）CAN可以多主方式工作，使網(wǎng)絡上任意一個節(jié)點均可以在任意時刻，主動地向網(wǎng)絡上其他節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活，利用這一特點，也可方便地構(gòu)成(容錯)多機備份系統(tǒng)。 （4）CAN網(wǎng)絡上的節(jié)點可分成不同的優(yōu)先級，可以滿足不同的實時要求。 (5)CAN采用非破壞性總線仲裁技術(shù)。當兩個節(jié)點同時向網(wǎng)絡上傳送信息時，優(yōu)先級低的節(jié)點主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，有效地避免了總線沖突。 (6)CAN可以點對點、一點對多點及全局廣播幾種方式傳送和接收數(shù)據(jù)。 (7)CAN直接通信距離最遠可達lokm，速率為SKbPs，通信速率最高可達IMbps，距離為40m。 (8)CAN總線上可掛接節(jié)點數(shù)理論值為2000個，實際為110個。 (9)CAN采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個。這樣短的傳輸時間受干擾的概率低，重新發(fā)送時間短。 (10)通信介質(zhì)采用廉價的雙絞線，無特殊要求。 (11)用戶接口簡單，編程方便，很容易構(gòu)成用戶系統(tǒng)。 (12)CAN節(jié)點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關(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檢驗及其他檢錯措施，保證了數(shù)據(jù)的出錯率極低。 (14)開發(fā)系統(tǒng)廉價，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是一個多主機局部網(wǎng)，它的串行通信鏈路采用一條多個單元均可連接的總線。理論上，單元數(shù)目是無限的，實際的單元總數(shù)受限于延遲時間和/或總線的電氣負載。該總線可用各種方一法實現(xiàn)，如差分驅(qū)動平衡雙絞線、單線(加地線)，光纖等，其中常用的為第一種?？偩€上的數(shù)據(jù)可具有兩種互補的邏輯值之一:主控(dominant)和隱性(recessive)。在兩個單元同時分別發(fā)送主控和隱性電平時，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，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)點應使用相同的位速率。它的每位時間由同步段、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，接收器在兩個相位緩沖段之間采樣輸入位值。而兩個相位緩沖段長度可自由控制，以保證采樣的可靠性。除此之外，由于各節(jié)點的時鐘總有小的差異，CAN總線使用時鐘同步技術(shù)來保證通信的同步性，并在實際傳送中，遇到連續(xù)發(fā)送的五位相同時，將自動插入一個補碼位(除了發(fā)送固定格式字段時)。 CAN報文傳輸在CAN總線的報文傳輸中有四種不同類型的幀：帶有應用數(shù)據(jù)且進行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀、向網(wǎng)絡請求發(fā)送同一標識符的數(shù)據(jù)幀的遠程幀、能夠報告每個節(jié)點錯誤的出錯幀、如果節(jié)點的接收器電路尚未準備好就會附加延遲傳送的過載幀。CAN協(xié)議支持的幀格式有兩種報文幀格式，一種被稱為CAN標準幀，另一種稱為CAN擴展幀，它們只是在確認區(qū)存在差異，支持11bit的確認區(qū)長度，支持29bit的確認區(qū)。數(shù)據(jù)幀和遠程幀可以使用標準幀及擴展幀兩種格式，但是出錯幀和超幀沒有這個區(qū)別。 數(shù)據(jù)幀由七個不同的位域(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)、應答域（ACK Field）和幀結(jié)尾(End of Frame)等。數(shù)據(jù)域的長度可以為0。遠程幀跟數(shù)據(jù)幀的區(qū)別是：遠程幀不包含數(shù)據(jù)，因此，它的數(shù)據(jù)長度代碼沒有任何意義（可以標注為0~8范圍里的任何數(shù)值）。遠程幀也分為標準格式和擴展格式，它們都是由6個不同的位域組成：幀起始、仲裁域、控制域、CRC域、應答域和幀結(jié)尾。接收節(jié)點通過發(fā)送遠程幀(Remote Frame)請求具有相同標識符的節(jié)點發(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。應用層功能由微控制器完成，CAN總線上的節(jié)點既可以是基于微控制器的智能節(jié)點，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 CAN接口適配卡 總控制室 控制節(jié)點 控制節(jié)點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