CAN總線在地面變電所模擬盤中的應(yīng)用
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4 模擬盤控制器的軟件設(shè)計
4．1 模擬盤控制器主程序設(shè)計
在電力監(jiān)控系統(tǒng)中，每個監(jiān)控器監(jiān)控一個開關(guān)狀態(tài)，監(jiān)控器通過CAN總線與模擬盤控制器相連，模擬盤控制器自身攜帶16個指示燈，并通過RS 485通訊卡與一個數(shù)字表頭相連(見圖1)。16個指示燈與監(jiān)控器監(jiān)控的16個開關(guān)狀態(tài)相映射，通過指示燈不同狀態(tài)來折射開關(guān)量的狀態(tài)：本文定義了指示燈顯示的3種狀態(tài)：紅色、紅快閃、紅慢閃。其中指示燈為紅色代表開關(guān)為正常的工作狀態(tài)；指示燈為紅快閃，表示開關(guān)為事故跳閘一――報警狀態(tài)；指示燈紅慢閃為巡檢狀態(tài)；數(shù)字表頭則用來顯示監(jiān)控器采集到的模擬量值。在模擬盤控制器的軟件設(shè)計中，通過定時器來操作指示燈的閃爍快慢，根據(jù)模擬盤通信協(xié)議對P4口各端口進行相應(yīng)的置位、復(fù)位，實現(xiàn)指示燈的現(xiàn)實操作。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/158116.htm
4．1．1 初始化
初始化包括：有關(guān)的RAM單元清零、定時中斷初始化、CAN總線初始化、RS 485通訊初始化。
在中斷初始化時，要注意對中斷允許寄存器IEN0、IENl的置位，尤其是IEN0．7總允許／禁止中斷控制的置位；通過對中斷優(yōu)先級特出功能寄存器IP0，IPl來設(shè)定各中斷源的優(yōu)先級。
4．1．2 巡檢操作
實際操作系統(tǒng)中，設(shè)備常時間運行會出現(xiàn)老化、反映不靈敏的情況。為了防止模擬盤控制器硬件電路以及指示燈本身的故障而導(dǎo)致顯示狀態(tài)不能緊跟開關(guān)狀態(tài)變化，本文設(shè)計了巡檢操作，由P8XC592單片機的P1．0來控制。操作員置位P1．O時，軟件程序?qū)4口所有的位以8 s為周期進行置位、復(fù)位操作(見圖3)，模擬盤控制器開始巡檢操作，模擬盤控制器的16路指示燈同時出現(xiàn)“紅慢閃”狀態(tài)，如果有1路或幾路指示燈不進行“紅慢閃”，則說明相對應(yīng)的指示燈出故障，操作員可有針對性的排除故障；操作員復(fù)位P1．0時，程序進入到下一步操作――事故報警操作。
4．1．3 事故閃爍、解除
在實際操作中開關(guān)由于事故出現(xiàn)跳閘，監(jiān)控器監(jiān)測到后將信息通過CAN總線傳送到模擬盤控制器上。模擬盤控制器根據(jù)通訊協(xié)議判斷出那個開關(guān)量跳閘，然后對P4口的相應(yīng)位以1 s為周期進行置位、復(fù)位操作，指示燈相應(yīng)的位則進行“紅快閃”。且指示燈的快閃狀態(tài)持續(xù)到事故跳閘處理。
操作員根據(jù)模擬盤上的指示處理相應(yīng)的跳閘事故后，給模擬盤發(fā)出解除命令，指示燈的事故閃爍停止，進入常態(tài)工作。
4．2 模擬盤通信協(xié)議及其中斷服務(wù)程序設(shè)計
4．2．1 模擬盤通信協(xié)議
CAN協(xié)議的一個最大特點是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，而代之以對通信數(shù)據(jù)塊進行編碼。采用這種方法的優(yōu)點可使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點個數(shù)在理論上不受限制，數(shù)據(jù)塊的標識碼可由11位或29位二進制數(shù)組成，因此可以定義211或229個不同的數(shù)據(jù)塊。數(shù)據(jù)段長度最多為8個字節(jié)，可滿足通常工業(yè)領(lǐng)域中控制命令、工作狀態(tài)及測試數(shù)據(jù)的一般要求。同時，8個字節(jié)不會占用總線時間過長，從而保證通信的實時性。CAN協(xié)議采用CRC檢驗并可提供相應(yīng))的錯誤處理功能，保證了數(shù)據(jù)通信的可靠性。基于CAN總線通信協(xié)議制訂了模擬盤控制器的通信協(xié)議。
傳輸數(shù)據(jù)由2數(shù)據(jù)幀組成：在IDl中，D7～D4為傳輸數(shù)據(jù)的幀號；幀號代表傳輸數(shù)據(jù)為何種命令；監(jiān)控器的站號由IDl中的D3～DO和ID2中的D7～D5共7位128種組合；可對應(yīng)128個監(jiān)控器監(jiān)測的開關(guān)狀態(tài)；ID2中的D4表示是否為遠程幀ID2中的D3～DO表示數(shù)據(jù)的長度。
此協(xié)議首先充分利用了CAN通信協(xié)議自身的特點，在幀格式的ID號中體現(xiàn)發(fā)送的運行數(shù)據(jù)量的幀號和監(jiān)控器的站號。幀號代表傳輸數(shù)據(jù)的類型，根據(jù)CAN總線的仲裁(CAN總線本身的ID號越小，優(yōu)先權(quán)越大)，可以將重要類型的數(shù)據(jù)規(guī)定為幀號較小，這樣就可保證重要數(shù)據(jù)的優(yōu)先級高于其他類型的數(shù)據(jù)，程序就會優(yōu)先處理這些數(shù)據(jù)。又可利用仲裁，將重要的監(jiān)控器排列的站號排列得較小，這樣又可保證程序優(yōu)先處理重要的監(jiān)控器監(jiān)控的開關(guān)狀態(tài)。
4．2．2 CAN中斷服務(wù)程序
模擬盤控制器通過中斷服務(wù)程序來受CAN總線上的數(shù)據(jù)，也是利用中斷服務(wù)程序向CAN總線上發(fā)送數(shù)據(jù)。如果有發(fā)送中斷或接收中斷請求，運行程序就會進入CAN中斷服務(wù)程序，入棧保護現(xiàn)場后，判斷中斷為何種中斷(發(fā)送中斷、接收中斷)。并根據(jù)CAN總線的通信協(xié)議將要發(fā)送的數(shù)據(jù)幀格式或?qū)⒔邮盏臄?shù)據(jù)幀還原，然后發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，最后出棧進入主運行程序繼續(xù)運行。
5 結(jié) 語
本文采用國際上目前應(yīng)用最為廣泛的現(xiàn)場總線之一CAN總線微處理器技術(shù)，進行模擬盤控制器的硬、軟件設(shè)計。通過與監(jiān)控系統(tǒng)實際聯(lián)網(wǎng)運行試驗，所設(shè)計的模擬盤控制器能夠很好地實現(xiàn)規(guī)定的功能和技術(shù)要求。本方案在煤礦地面變電所應(yīng)用表明，對煤礦井下用電情況的監(jiān)視得到明顯地改善。
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