【正文】 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 第 6 章 結(jié)論與展望 結(jié)論 隨著生活質(zhì)量、電器科技水平的不斷提高，家庭常用電器越來(lái)越多，用電量越來(lái)越大，用電安全問(wèn)題的解決更加迫切。這些方法可以用軟件實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件硬件相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)。在測(cè)控系續(xù)中，只要認(rèn)真分析系統(tǒng)所處環(huán)境的干擾來(lái)源以及傳播途徑，采用硬 件、軟件相結(jié)合的抗干擾措施，就能保證系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。 軟件抗干擾技術(shù)是當(dāng)系統(tǒng)受到干擾后使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行或輸入信號(hào)受干擾后去偽求真的一種輔助方法。數(shù)據(jù)幀的格式為：幀頭： F0F0，幀尾 ： 8080， 確認(rèn)幀：幀頭 +命令 +幀尾，連接確認(rèn)命令 =00；由上位機(jī)呼叫 （ 連續(xù) 5個(gè) FF） 開(kāi)始，下位機(jī)只要收到 3 個(gè)連續(xù)的 FF 后就發(fā)送一個(gè)確認(rèn)幀，在一個(gè)周期采集結(jié)束后即轉(zhuǎn)入通信模式。傳負(fù)載判斷表 ,下傳格式：幀頭 +12+幀尾；返回格式：幀頭 +12+幀尾。下傳格式：幀頭 +35+校驗(yàn)和 +幀尾。查詢異常記錄。下傳格式為：幀頭 +31+校驗(yàn)和 +幀尾。數(shù)據(jù)很多包括作息時(shí)間、宿舍用電量、房號(hào)、控制參數(shù)、異常記錄等等。 CAN 總線軟件抗干擾分析及措施 CAN 的任務(wù)是把采集到的數(shù)據(jù)采用串行通信的方式。總線隱位電壓差的正常值為 0V，因此可能引起誤啟動(dòng)的最小干擾為；顯位電壓差的正常值為 ，合格的網(wǎng)絡(luò)顯位電壓差的最小值為 ，引起誤碼的最小干擾為 。 CAN 只有 2 種狀態(tài)：當(dāng)總線電壓差小于 時(shí)，接收為隱位 （ 即邏輯 “1”） ；大于 時(shí)，為顯位 （ 即邏輯 “0”） 。有些總線采用 “令牌方式 ”，但令牌的丟失和重復(fù)需要特別的處理機(jī)制。 CAN 總線信號(hào)的二值且 “單穩(wěn)態(tài) ”的特性為它的數(shù)據(jù)鏈路層創(chuàng)造了條件，即 CAN 總線上可以容許多主發(fā)送、競(jìng)爭(zhēng)占線的方式 ， 這極大簡(jiǎn)化了消息的調(diào)度。當(dāng)總線上出現(xiàn)隱位與顯位發(fā)送的競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，總線上的最終結(jié)果是顯位。 CAN 總線智能節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)主要包括三大部分， CAN 節(jié)點(diǎn)初始化、報(bào)文發(fā)送和報(bào)文接收。 C51 優(yōu)化的 C 語(yǔ)言交叉編譯器Keil C51 交叉編譯器是一個(gè)基于 ANSIC 標(biāo)準(zhǔn)的針對(duì) 8051 系列 MCU 的 C 編譯器 /生成的可執(zhí)行代碼快速緊湊在運(yùn)行速率和速度上可以和匯編程序得到的代碼相媲美。軟件系統(tǒng)采用 C51 高級(jí)語(yǔ)言編寫。信息從 CAN 總線到 CAN 控制器的接收緩沖區(qū)也是由 CAN 控制器自動(dòng)完成的。 在接收到主機(jī)的發(fā)送請(qǐng)求后，發(fā)送程序啟動(dòng)發(fā)送命令 。 值得 注意的是：這些寄存器只能在 CAN 控制器處于復(fù)位狀態(tài)下才可寫 訪問(wèn)。 CAN 初始化主要是設(shè) CAN 的通信參數(shù) 。 下傳負(fù)載判斷表 下傳格式：幀頭 （ F0H F0H） + 12H + 負(fù)載的特征值 + 幀尾 （ DFH DFH） 注意：負(fù)載的特征值主要包括負(fù)載的功率 ， 負(fù)載在標(biāo)準(zhǔn) 220V 電壓下的基波電 以及 7 次諧波電流等。 (8)CAN 總線用戶接口簡(jiǎn)單，編程方便，配置靈活，很容易構(gòu)成用戶系統(tǒng)。 (6)CAN 節(jié)點(diǎn)有能力識(shí)別永久性故障和短暫擾動(dòng)，且故障節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重時(shí)會(huì)自動(dòng)切斷與總線的聯(lián)系。 (4)CAN 總線報(bào)文傳輸不含目標(biāo)地址，以全局廣播為基礎(chǔ)，各接收站根據(jù)標(biāo)識(shí)符過(guò)濾報(bào)文，決定是否接收，其優(yōu)點(diǎn)在于可實(shí)現(xiàn)在線上下網(wǎng)和多點(diǎn)接收。據(jù)此 ,可以將各節(jié)點(diǎn)分成不同的優(yōu)先級(jí)，以滿足不同的實(shí)時(shí)性要求。 CAN 總線的主要特征 (1)實(shí)現(xiàn)了全分布式多機(jī)系統(tǒng)，無(wú)主從機(jī)之分，網(wǎng)絡(luò)上任何節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)地向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，是一種典型的半雙工通信方式 [14]。當(dāng)顯性位和隱性位同時(shí)發(fā)送時(shí)，總線呈 顯性狀態(tài) 。 CAN的最高傳輸速率為 1Mbps，最大傳輸距離 10Km，網(wǎng)絡(luò)上的最多節(jié)點(diǎn)數(shù)理論上為 2022個(gè)，實(shí)際可達(dá) ll0 個(gè) [13]。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 第 5 章 CAN 通信設(shè)計(jì) CAN 總線概述 CAN(Controller Area Network)總 線是一種能有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，是 80 年代初德國(guó) Bosch 公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多測(cè)控儀器間的信息交換而開(kāi)發(fā)的一種數(shù)據(jù)通信協(xié)議；這是一種多主總線，其使用范圍遍及高速網(wǎng)絡(luò)和低成本多線路網(wǎng)絡(luò)，特別適合工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。 (3)惡性負(fù)載功率較大，功率因數(shù)接近 1，三次諧波幅值很小，接入電路后電流變化持續(xù)周期較長(zhǎng)。 } 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 表 41 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 負(fù)載類型 功率 /W Δ I 持續(xù)周期 功率因數(shù) 基波幅值 三次諧波幅值 五次諧波幅值 電爐子 1000 50 1 電飯鍋 1500 3 1 聯(lián)想鋒行 163 8 1 臺(tái)式機(jī) 180 8 1 九陽(yáng)豆?jié){機(jī) 880 12 1 電動(dòng)車 87 20 1 電熱水器 3500 50 1 三星充電器 0 1 飲水機(jī) 800 3 1 熒光臺(tái)燈 9 3 1 從以上數(shù)據(jù)可以看出： (1)阻性負(fù)載的功率因數(shù)大于 ，三次諧波幅值很小。n0。a)。b) for(a=253。c) for(b=232。 for(c=254。 resistive_flag = 0。 off_relay()。amp。 off_relay()。(resistive_flag == 1)) //阻性負(fù)載 if(T50) maligantload_flag=1。 void delay(void) } else if((overload_flag == 0)amp。(resistive_flag == 0)) //過(guò)載 { write_abnormal(0x5a)。 //阻性負(fù)載 } 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 if((overload_flag == 1)amp。 //增量絕對(duì)值 if(pfm60) { if ( k_voletype_ratio ) { if (fac) resistive_flag = 1。 //超載 if(k0) puterload_flag=1。 //200W 以上開(kāi)始判斷阻性負(fù)載 type_ratio=。 power_threshold=800。 float T。 float k_vole。 float type_ratio。 float type_threshold。 float k。 float I3。程序流程圖如圖 42 所示 。 程序設(shè)計(jì)及流程圖 負(fù)載識(shí)別功能的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)對(duì)電壓電流進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后輸入單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)單元中，通過(guò)功率和諧波的變化判斷是否有惡性負(fù)載接入。 研究方法 電路的穩(wěn)態(tài)發(fā)生變化時(shí)，首先判斷電路的功率和電流值是否超過(guò)設(shè)定的閾值，超過(guò)的話系統(tǒng)跳閘，沒(méi)有超過(guò)，系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)行判斷。 識(shí)別的原理 阻性負(fù)載尤其是惡性負(fù)載接入電路時(shí)，電路中的功率值發(fā)生臺(tái)階性變化，電路中的諧波值變化很小，功率因數(shù)接近于 1。 本系統(tǒng)采用的負(fù)載識(shí)別方法 由于電路接入非線性負(fù)載 （ 即計(jì)算機(jī)類負(fù)載 ） 后，電流的諧波分量就會(huì)增加 [10][11]，且 3 次諧波幅值較大，因此我們可以通過(guò)檢測(cè) 3 次諧波是否增加來(lái)判斷是否有計(jì)算機(jī)類負(fù)載接入。線性負(fù)載的投入僅影響了總電流的基波和直流分量。由于學(xué)生公寓的非線性負(fù)載主要為計(jì)算機(jī)、熒光燈、電視機(jī)等，這三類非線性負(fù)載電流脈沖和諧波相位是基本重合的，因此非線性負(fù)載 Z1的投入只會(huì)使供電電流 iL(t)諧波增加，而不會(huì)抵消原有的諧波分量。線性負(fù)載的投入僅影響了總電流的基波和直流分量。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 當(dāng)開(kāi)關(guān) S 斷開(kāi)時(shí)，流過(guò)線路的總電流 iL(t)= i2(t)= f [u(t)]=f [U sin(ωt)]， 對(duì) i2(t)進(jìn)行傅立葉變換，可以得到高次諧波的系數(shù) a1n = ??2/2/2TTTi2(t) cos(nωt)dt (41) = ??2/2/2TTTf [U sin(ωt)] cos (nωt)dt， n=2， 3， 4．．． b1n = ??2/2/2TTT i2(t)sin(nωt)dt (42) = ??2/2/2TTTf [U sin(ωt)] sin (nωt)dt， n =2， 3， 4． ．． 當(dāng)開(kāi)關(guān) S 閉合，假設(shè)投入的負(fù)載 Z1 為線性負(fù)載 (阻性或感性 )，則流過(guò) Z1 的電流為 i1 (t)=k sin(ωt+φ)， φ為滯后相角，此時(shí)供電側(cè)的總電流為 iL(t)= i1(t)+ i2(t)= k sin(ωt+φ) + f [U sin(ωt)] 對(duì)總電流 iL(t)進(jìn)行傅立葉變換，其高次諧波系數(shù)為 a2n = ??2/2/2TTTiL(t) cos(nωt)dt (43)