基于CAN總線可通信智能電流繼電器的設計
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2．2 存儲監(jiān)控部分
監(jiān)控設計包括監(jiān)控電路設計和軟件監(jiān)控程序設計2部分，硬件監(jiān)控電路功能主要包括數(shù)據保護、上電復位、掉電復位、“看門狗”定時器(選用具有SPI接口的Xicor公司的25043／5系列)和電源監(jiān)測等部分。
2．3 按鍵和顯示部分
可通信智能繼電器所應用的繼電保護系統(tǒng)，對于各個保護的節(jié)點的監(jiān)測都需通過上位控制PC機來實現(xiàn)，采樣成本低、接口簡單、功耗小的液晶顯示模塊?？刂破鞯娘@示部分采用青云公司的LCM061A六位八段模塊作為顯示輸出。使用者只要向LCM送入相應的命令和數(shù)據就可實現(xiàn)所需要的顯示，模塊與CPU連接簡單，使用起來靈活方便。至于按鍵，本系統(tǒng)只需4個按鍵即可實現(xiàn)參數(shù)修改和設定，因此可分別與主控制器的I／O口直接相連即可。
2．4 信號部分
電流繼電器整個繼電器節(jié)點工作情況是先用微控制器完成電流的比較、時間的控制，如果所監(jiān)測線路中的電流超出設定的電流值，則開始計時并繼續(xù)比較電流值。若到了設定的時間發(fā)現(xiàn)被采集的電流值仍然大于設定值，那么微控制器發(fā)出使繼電器動作的控制信號。由于單片機I／O口輸出電流為1．6 mA，不能達到繼電器動作電流，所以我們通過7407芯片將驅動電流放大至40 mA以驅動繼電器動作。
2．5 數(shù)據采集和轉換
因為智能電流繼電器所需采集的電流為線路中的電流值，而針對電力系統(tǒng)輸、配電線路中通過的高電壓和大電流，必須選用電流互感器。測量儀表選用容量為5 VA，二次側額定電流為1 A的互感器，將互感器二次側電流通過采樣電阻轉換成對于一定比例關系的電壓值。
A／D轉換采用外接MAXIM公司12位精度高速A／D轉換芯片，是因為P87C591內部芯片所帶的10位A／D為單極性轉換，不能滿足交變電流采樣雙極性的要求。利用MAX197，P87C591以及驅動與隔離電路構成一個完整的實時測控系統(tǒng)。
采用查詢的方式通過P口讀取／INT引腳的電平是否為低，如果不為低就繼續(xù)查詢等待，如果為低電平則可讀取數(shù)據。A／D轉換程序放在T0中斷程序中進行，每隔1 ms進行一次模擬數(shù)據采集和轉換，在轉換的間隙MAX197處于低電流關斷狀態(tài)。
2．6 節(jié)點電源
智能節(jié)點系統(tǒng)中所需的+5 V直流電源，需將有效值為220 V、頻率為50 Hz的交流電經降壓、整流和濾波，再經過降壓和穩(wěn)壓電路后作為節(jié)點的電源。
2．7 通信部分
集成在P87C591中的CAN控制器SJA1000和CAN高速收發(fā)器PCA82C250以及高速光電耦合器6N137構成通信的主要部分，其中SJA1000是實現(xiàn)
CAN總線通信的核心芯片，與收發(fā)器82C250配套使用，組成完整的CAN通信接口。SJA1000工作模式采用BasicCAN模式，滿足數(shù)據傳輸量不大的一般性工控場合，故被本系統(tǒng)采用。單片機對SJA1000進行控制及收發(fā)數(shù)據均通過對SJA1000的內部寄存器的讀寫訪問來實現(xiàn)的，操作如同訪問外部RAM。PCA82C250負責與CAN物理層的連接，接收和發(fā)送數(shù)據。為了增強CAN總線節(jié)點的抗干擾能力，P87C591的TXDC和RXDC(即SJA1000的TX和RX)通過高速光耦6N137后與PCA82C250相連，光耦部分電路所采用的兩個電源必須完全隔離，這樣才能達到隔離的作用。為了防止PCA82C 250受過流的沖擊，CANH和CANL引腳各自通過一個5 Ω的電阻與CAN總線相連。另外，在CANH和CANL與地之間并聯(lián)2個30pF的小電容，以濾除總線上的高頻干擾和防電磁輻射口。
3 上位控制PC機節(jié)點軟硬件設計
3．1 硬件接口
CAN-232采用ZLGCAN-232轉換卡，PC只需經RS 232接口簡單連接即可實現(xiàn)CAN數(shù)據通信，進行CAN信息幀的接收發(fā)送。CAN-232接口卡也可以直接應用到嵌入式系統(tǒng)中，可在不改變已有硬件結構的情況下使嵌人式產品具有CAN通信接口。RS 232總線接口部分是轉換卡板和PC機之間交換數(shù)據的橋梁，PC機之間的數(shù)據交換是通過MAX232實現(xiàn)的，其將232電平轉換成TTL電平。CAN通訊部分實現(xiàn)了CAN物理層和數(shù)據鏈路層協(xié)議，板卡中由帶CAN控制器的處理器P87C591構成。
3．2 軟件設計
可通信智能繼電器節(jié)點的主要任務是能夠獨立完成線路電流的實時監(jiān)控和保護功能，并且能夠利用CAN總線接口與上位控制PC進行雙向數(shù)字通信功能。其中數(shù)據采集和轉換程序在T0中斷服務程序中進行，通信收發(fā)在CAN中斷子程序中進行。主程序采用循環(huán)查詢的方法檢測有無按鍵，然后定時處理一些如顯示數(shù)據更新、通信待發(fā)數(shù)據準備和接收數(shù)據處理等。
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