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

　　電網(wǎng)自動監(jiān)控系統(tǒng)中，可利用公用電話實現(xiàn)MODEM遠程抄表進行電網(wǎng)的遠程監(jiān)控管理。常見的MODEM遠程抄表通：過管理中心以電話網(wǎng)的發(fā)散形式進行管理的形式將分散在各臺變區(qū)域的集中器進行連接，從而形成了一對多的星型通信網(wǎng)絡(luò)。由于 刊用電話線建立的通信模式往往需要較長的時間進行握手和了解，數(shù)據(jù)點較多的通信系統(tǒng)則效率相對較低，此外，當系統(tǒng)中的集中器數(shù)目較多時，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)的管理費用也將較高，由此，對基于電話通信系統(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)遠程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用實現(xiàn)了對傳統(tǒng)電話通信模式的構(gòu)建，將位置相對集中的多個集中器使用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現(xiàn)對管理中心的通信，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，還能通過CAN總線實現(xiàn)廣播通信，從而建立了高校的實時通信系統(tǒng)。

1 電網(wǎng)自動監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

　　CAN總線為基礎(chǔ)的電網(wǎng)自動監(jiān)控系統(tǒng)呈現(xiàn)三級分布的結(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，使用電話線的撥號方式，三級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，通過系統(tǒng)的MODEM的調(diào)制功能，實現(xiàn)了系統(tǒng)遠程信息的快捷傳輸，實現(xiàn)了與主集中器之間的信息交換，而主及中心通過CAN總線，能實現(xiàn)對10km范圍內(nèi)安放在配電變壓器周圍的從集中器的管理。也就是實現(xiàn)對CAN節(jié)點的管理，而相應(yīng)的從集中器的節(jié)點數(shù)量可為1-110個。從集中器通過RS一485總線，使用相應(yīng)的芯片規(guī)定的從機個數(shù)為1-64個，由此系統(tǒng)采集終端的個數(shù)也為1-64個。實現(xiàn)了對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

　　CAN總線是電網(wǎng)自動監(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)定性以及可靠性對電網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)的運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))是先進的穿行通信協(xié)議，屬于現(xiàn)場總線的范圍。CAN能實現(xiàn)良好的糾錯，支持差分收發(fā)，由此適應(yīng)高噪聲環(huán)境的應(yīng)用，兵器能實現(xiàn)較遠距離的傳輸，適應(yīng)于中小型分布式監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用。由于CAN 總線具有良好的實時性、可靠性和較強的抗干擾能力、遠距離傳輸以及快捷的通信速度、同時采用短信息幀結(jié)構(gòu)以及多主通信模式以及可使用多種通信機制等優(yōu)勢，在航天航海技術(shù)，汽車、建筑環(huán)境控制、機床、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)自動化控制系統(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CAN節(jié)點以傳輸介質(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)拓撲結(jié)構(gòu)，不支持環(huán)形或是星型的網(wǎng)絡(luò)通信機構(gòu)。CAN總線通信利用CAN_H、CAN_L兩根導(dǎo)線，對通信介質(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反射的終端電阻RT，一般RT的取值為100～120Ω 。而在實際CAN總線網(wǎng)絡(luò)的組建過程中，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的狀況實現(xiàn)對相關(guān)參數(shù)的確定：節(jié)點分支長度D不應(yīng)大于0.3米，相鄰節(jié)點距離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國際標準ISO11898的建設(shè)模式，當總線速率為1Mbps時，S以及L的值不應(yīng)大于40m，而黨總線速率小于5Kbps時，L的值可達到10Km。

3 主、從集中器通信

　　3.1 主、從集中器地址分配

　　CAN協(xié)議報文標識符實現(xiàn)了不同的數(shù)據(jù)向不同的節(jié)點的發(fā)送，同時也使不同的節(jié)點接收到同樣的數(shù)據(jù)，若是定義CAN節(jié)點只接收特定的標識符數(shù)據(jù)，則可將這樣的標識符作為該CAN節(jié)點的地址。

　　電網(wǎng)自動監(jiān)控系統(tǒng)中，主集中器和從集中器作為CAN總線的節(jié)點都將工作于增強模式(PeliCAN mode)，從而實現(xiàn)幀的雙濾波方式報文的傳遞，對于擴展幀而言，其CAN信息幀的29位標識符中有高16位參與了濾波。兩個濾波器在對數(shù)據(jù)過濾時是“或”的關(guān)系，也就是CAN信息幀通過了兩個濾波中的任意一個，就能被接收。系統(tǒng)還為CAN節(jié)點的濾波器的驗收碼寄存器ACR定義了不同的數(shù)值，實現(xiàn)了不同集中器之間的區(qū)分。實際上是為每個集中器分配了地址，主集中器地址為0001。有了CAN節(jié)點地址，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)，也就是實現(xiàn)點對點的雙向通信。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)點的濾波器構(gòu)成了點對點的信息交換通道，點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 點名通信

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

　　3.3 廣播通信

　　廣播通信中，主集中器發(fā)送的信息幀高16位標識符是FFFFH，從集中器能通過濾波器2進行接收數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)了全系統(tǒng)的廣播通信。廣播通信使同一CAN系統(tǒng)內(nèi)的從集中器接收命令，實現(xiàn)了通信的實時性和同步性。