CAN總線在電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)中，可利用公用電話實(shí)現(xiàn)MODEM遠(yuǎn)程抄表進(jìn)行電網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控管理。常見(jiàn)的MODEM遠(yuǎn)程抄表通：過(guò)管理中心以電話網(wǎng)的發(fā)散形式進(jìn)行管理的形式將分散在各臺(tái)變區(qū)域的集中器進(jìn)行連接，從而形成了一對(duì)多的星型通信網(wǎng)絡(luò)。由于 刊用電話線建立的通信模式往往需要較長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)行握手和了解，數(shù)據(jù)點(diǎn)較多的通信系統(tǒng)則效率相對(duì)較低，此外，當(dāng)系統(tǒng)中的集中器數(shù)目較多時(shí)，所需要租用的電話線也較多，特別是在居民密集的區(qū)域，集中器具有較大的密度，那么相應(yīng)的管理費(fèi)用也將較高，由此，對(duì)基于電話通信系統(tǒng)的電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用不利。

由此，基于CAN總線的電網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)電話通信模式的構(gòu)建，將位置相對(duì)集中的多個(gè)集中器使用CAN構(gòu)建形成了居于網(wǎng)絡(luò)，局域網(wǎng)值需要一部電話一根電話線實(shí)現(xiàn)對(duì)管理中心的通信，由此減少了集中器電話租借的數(shù)目，有效降低了信息通信的成本，同時(shí)，還能通過(guò)CAN總線實(shí)現(xiàn)廣播通信，從而建立了高校的實(shí)時(shí)通信系統(tǒng)。

1 電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

CAN總線為基礎(chǔ)的電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)呈現(xiàn)三級(jí)分布的結(jié)構(gòu)模式，其相應(yīng)的構(gòu)成由管理中心、集線器、采集單元、信道以及采集終端五個(gè)部分構(gòu)成。系統(tǒng)的信道包括電話線、CAN總線以及RS-485總線，使用電話線的撥號(hào)方式，三級(jí)通信包括管理中心以及主集中器之間的MODEM通信、主從集中器之間的CAN總線通信以及集中器和采集單元之間的RS-485通信等，通過(guò)系統(tǒng)的MODEM的調(diào)制功能，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)遠(yuǎn)程信息的快捷傳輸，實(shí)現(xiàn)了與主集中器之間的信息交換，而主及中心通過(guò)CAN總線，能實(shí)現(xiàn)對(duì)10km范圍內(nèi)安放在配電變壓器周圍的從集中器的管理。也就是實(shí)現(xiàn)對(duì)CAN節(jié)點(diǎn)的管理，而相應(yīng)的從集中器的節(jié)點(diǎn)數(shù)量可為1-110個(gè)。從集中器通過(guò)RS一485總線，使用相應(yīng)的芯片規(guī)定的從機(jī)個(gè)數(shù)為1-64個(gè)，由此系統(tǒng)采集終端的個(gè)數(shù)也為1-64個(gè)。實(shí)現(xiàn)了對(duì)變壓器采集單元以及低電壓用戶采集終端的管理，而系統(tǒng)中的各采集終端能建立1-16戶用戶的采集信息的傳輸。

2 CAN總線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

CAN總線是電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系管理系統(tǒng)主集中器以及從集中器之間的通信鏈路，CAN總線的穩(wěn)定性以及可靠性對(duì)電網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)的運(yùn)行具有重要的作用和意義。

2.1 CAN總線概述

CAN(Controller Area Network，控制器局域網(wǎng))是先進(jìn)的穿行通信協(xié)議，屬于現(xiàn)場(chǎng)總線的范圍。CAN能實(shí)現(xiàn)良好的糾錯(cuò)，支持差分收發(fā)，由此適應(yīng)高噪聲環(huán)境的應(yīng)用，兵器能實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的傳輸，適應(yīng)于中小型分布式監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用。由于CAN 總線具有良好的實(shí)時(shí)性、可靠性和較強(qiáng)的抗干擾能力、遠(yuǎn)距離傳輸以及快捷的通信速度、同時(shí)采用短信息幀結(jié)構(gòu)以及多主通信模式以及可使用多種通信機(jī)制等優(yōu)勢(shì)，在航天航海技術(shù)，汽車、建筑環(huán)境控制、機(jī)床、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

2.2 CAN總線分布式監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的組建方式

多個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)以傳輸介質(zhì)按照一定的形式相互連接，則可建立成為CAN通信網(wǎng)絡(luò)。與RS-485結(jié)構(gòu)相似，CAN總線的連接模式只支持總線型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，不支持環(huán)形或是星型的網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)構(gòu)。CAN總線通信利用CAN_H、CAN_L兩根導(dǎo)線，對(duì)通信介質(zhì)要求較低，雙絞線、同軸電纜或是光纖都能建立相應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)。

CAN總線的末端都接有抑制信號(hào)反射的終端電阻RT，一般RT的取值為100～120Ω 。而在實(shí)際CAN總線網(wǎng)絡(luò)的組建過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的狀況實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)參數(shù)的確定：節(jié)點(diǎn)分支長(zhǎng)度D不應(yīng)大于0.3米，相鄰節(jié)點(diǎn)距離S以及不加中繼的可靠通信距離L與總線的通信速率密切相關(guān)，速率越高，相應(yīng)的允許的值越小。按照CAN國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO11898的建設(shè)模式，當(dāng)總線速率為1Mbps時(shí)，S以及L的值不應(yīng)大于40m，而黨總線速率小于5Kbps時(shí)，L的值可達(dá)到10Km。

3 主、從集中器通信

3.1 主、從集中器地址分配

CAN協(xié)議報(bào)文標(biāo)識(shí)符實(shí)現(xiàn)了不同的數(shù)據(jù)向不同的節(jié)點(diǎn)的發(fā)送，同時(shí)也使不同的節(jié)點(diǎn)接收到同樣的數(shù)據(jù)，若是定義CAN節(jié)點(diǎn)只接收特定的標(biāo)識(shí)符數(shù)據(jù)，則可將這樣的標(biāo)識(shí)符作為該CAN節(jié)點(diǎn)的地址。

電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)中，主集中器和從集中器作為CAN總線的節(jié)點(diǎn)都將工作于增強(qiáng)模式(PeliCAN mode)，從而實(shí)現(xiàn)幀的雙濾波方式報(bào)文的傳遞，對(duì)于擴(kuò)展幀而言，其CAN信息幀的29位標(biāo)識(shí)符中有高16位參與了濾波。兩個(gè)濾波器在對(duì)數(shù)據(jù)過(guò)濾時(shí)是“或”的關(guān)系，也就是CAN信息幀通過(guò)了兩個(gè)濾波中的任意一個(gè)，就能被接收。系統(tǒng)還為CAN節(jié)點(diǎn)的濾波器的驗(yàn)收碼寄存器ACR定義了不同的數(shù)值，實(shí)現(xiàn)了不同集中器之間的區(qū)分。實(shí)際上是為每個(gè)集中器分配了地址，主集中器地址為0001。有了CAN節(jié)點(diǎn)地址，分布式系統(tǒng)中的主集中器就能與任意從集中器交換數(shù)據(jù)，也就是實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的雙向通信。由此可知，CAN總先鋒恩不通信系統(tǒng)中，主集中器和從集中器之間存在兩條信息的通道，也就是CAN節(jié)點(diǎn)的濾波器構(gòu)成了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的信息交換通道，點(diǎn)名的通信是雙向的溝通，而廣播通信則是單向的信息傳播，也就是信息由主集中器發(fā)出，從集中器接收。

3.2 點(diǎn)名通信

在進(jìn)行了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的雙向通信中，主集中器發(fā)送的信息幀高16位標(biāo)識(shí)符也就是從集中器的地址。系統(tǒng)中從集中器的驗(yàn)收屏蔽碼為0，從而濾波器進(jìn)行全值濾波，只有從集中器的濾波器驗(yàn)收碼ACR設(shè)定的值與主集中器發(fā)送的地址完全相符時(shí)，從集中器才能接收數(shù)據(jù)。