基于CAN總線的脈沖電表遠程抄表采集模塊研究

3、CAN總線通訊模塊

電表作為千家萬戶的分布群系統(tǒng)，實現(xiàn)多個模塊的級聯(lián)，對于遠程脈沖電表抄表系統(tǒng)十分必要。采集模塊選擇合適的總線，能夠在一棟樓的范圍內(nèi)將所有脈沖電表的數(shù)據(jù)均可在最近處與采集模塊接口，對于應(yīng)用和提高系統(tǒng)的實用性，可靠性和便于維護都十分重要。

CAN(controller area network) 即控制器局域網(wǎng)，是一種有效支持分布式控制和實時控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。 CAN 協(xié)議廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，而代之以對數(shù)據(jù)通信塊編碼,因此可以以多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意節(jié)點均可主動向其它節(jié)點發(fā)送信息；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可按系統(tǒng)實時性的要求分成不同的優(yōu)先級，一旦發(fā)生總線沖突，可減少總線仲裁時間，實現(xiàn)非破壞性優(yōu)先權(quán)仲裁；CAN采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀為 8個字節(jié)，并采用了位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、 CRC 檢驗等功能，數(shù)據(jù)出錯率較低。在自動抄表系統(tǒng)中，采用 CAN 總線可以確保高可靠性，遠通信距（ 5Km）和高的性價比的特點。 CAN總線采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀為8個字節(jié)，第一個字節(jié)表示主模板號，第二字節(jié)表示該總板下的具體脈沖采集模塊號，第三個字節(jié)表示該模塊號下的通道號，后面四個字表示該通道電表的脈沖數(shù)值。

4、掉電保護

掉電保護分為電源監(jiān)視模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊。為了實現(xiàn)對掉電的過程控制，系統(tǒng)必須有監(jiān)視電源變化的能力。在本系統(tǒng)中采用芯片MAX690A，做電源低電壓檢測。具體如圖 5所示。



MAX690A內(nèi)部有一個獨立的掉電比較器。當 PFI低于 1.25V時， R1 /PFO輸出低電平，通過外部中斷 INT0產(chǎn)生電源掉電中斷。

合理選擇 R1和 R2的值，使得＋5V電壓跌落到某個電壓值（一般大于4.5V），PFI輸入電壓低于1.25V，則/PFO輸出低電平，產(chǎn)生中斷。在系統(tǒng)中，當電源電壓Vcc＜4.65V時，/PFO輸出低電平，引起掉電中斷，處理完保護數(shù)據(jù)后，等待掉電。

5、數(shù)據(jù)存儲模塊

在本系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)存儲是通過 I²C總線來實現(xiàn)的。用 SE2PROM來保存數(shù)據(jù)。首先電源監(jiān)視電路來監(jiān)視電源電壓的變化，一旦發(fā)生掉電， CPU P87C591通過 I2C總線將數(shù)據(jù)保存到 SE2PROM中，以免掉電時丟失。數(shù)據(jù)存儲的流程是中斷入口 ---關(guān)閉總中斷 ---對外部 SE2ROM操作—置停電表志----記錄停電時刻----數(shù)據(jù)保存----掉電。通過掉電保護電路的低電壓觸發(fā)保護中斷程序，完成掉電時的數(shù)據(jù)保護和準備，待恢復(fù)供電后繼續(xù)進行脈沖計量。

6、結(jié)論

本課題通過研究分析脈沖電表的應(yīng)用環(huán)境、輸出特性和大量現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)，將硬件、軟件抗干擾技術(shù)應(yīng)用在電磁環(huán)境惡劣的電力脈沖電表的數(shù)據(jù)捕捉和計量中。經(jīng)過在湖北武昌供電局長達兩年的現(xiàn)場應(yīng)用證明，該系統(tǒng)在信息傳輸?shù)陌踩?、準確性和實時性、可靠性方面都達到了較高要求，沒有出現(xiàn)脈沖丟失、干擾誤差現(xiàn)象。

本文作者創(chuàng)新點可以總結(jié)為如下幾方面： 1、高可靠脈沖抄表電路；2、脈沖信號線路斷線報警技術(shù)；3、應(yīng)對通訊中斷期間信息存儲和通訊恢復(fù)后數(shù)據(jù)的恢復(fù)和發(fā)送技術(shù)；4、模塊化結(jié)構(gòu)和技術(shù)。