CAN總線在電力遠程監(jiān)測管理系統(tǒng)中的應用

　　利用極為普遍的公用電話網實現MODEM遠程抄表是目前電力遠程監(jiān)測管理的主要方式之一。常見的MODEM抄表系統(tǒng)是管理中心通過電話網以發(fā)散的形式與分散于各臺變區(qū)域的集中器連接，形成1對N的星型通信網絡。由于利用電話線進行通信通常需要較長時間進行握手應答和線路續(xù)接，數據點較多時通信效率很低;另外，當集中器數目較多時，租用的電話線也較多，尤其在居民密集的城區(qū)，集中器的密度很大，管理中心的電話租借費用將相當高。因此，上述缺點限制了傳統(tǒng)的基于電話網的電力遠程監(jiān)測管理系統(tǒng)的推廣使用。

　　為此，筆者開發(fā)了一種基于CAN總線的電力遠程監(jiān)測管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)的一個集中器一部電話的組建模式，而將位置相對集中的多個集中器用CAN總線組成局域網，一個局域網只需一部電話與管理中心通信。這種組建方式一方面大大減少了集中器電話租借數目，大大降低了通信成本;另一方面，利用CAN總線特有的廣播通信方式，可有效提高系統(tǒng)的實時通信能力。

1 電力遠程監(jiān)測管理系統(tǒng)構成

　　基于CAN總線的電力遠程監(jiān)測管理系統(tǒng)是一個三級分布式檢測系統(tǒng)，主要由管理中心、集中器、采集單元、通信信道、采集終端等5部分組成，系統(tǒng)結構如圖1所示。

　　圖1中，系統(tǒng)信道包括電話線、CAN總線和RS-485總線。采用電話線撥號方式，三級通信包括管理中心與主集中器之間的MODEM通信、主集中器與從集中器之間的CAN總線通信、集中器與采集單元（或采集模塊、采集終端）之間的RS-485總線通信，通過MODEM的調制和解調功能，能夠及時、方便地進行系統(tǒng)的遠程信息傳輸，與主集中器實現信息交換：每臺主集中器通過CAN總線，可以管理10 km內安放在各配電變壓器附近的從集中器（CAN節(jié)點），從集中器為1～110個;從集中器通過RS-485總線，采用的SN65LBC184芯片規(guī)定的從機個數為1～64個，因此系統(tǒng)采集終端的個數也為1～64個，（即1～1024戶居民用戶電表），管理變壓器采集單元和低壓居民用戶采集終端;每個采集終端可以實現1～16戶居民用戶的電量采集與采集信息傳輸。

2 CAN總線通信系統(tǒng)設計

　　CAN總線是電力遠程監(jiān)測管理系統(tǒng)主、從集中器之間的通信鏈路，CAN總線通信的穩(wěn)定可靠是電力遠程監(jiān)測管理系統(tǒng)運行成敗的關鍵。

　　2.1 CAN總線簡介

　　CAN（Controller Area Network，控制器局域網）是一種先進的串行通信協議，屬于現場總線范圍。CAN總線具有較強的糾錯能力，支持差分收發(fā)，因而適合高噪聲環(huán)境，并具有較遠的傳輸距離，特別適合中小型分布式測控系統(tǒng)。由于CAN具有實時性好、可靠性高、抗干擾能力強、傳輸距離遠、通信速度快、采用短信息幀結構和多主通信方式以及可使用多種通信介質等許多優(yōu)點，在航空、航海、汽車、建筑物環(huán)境控制、機床、醫(yī)療設備等領域以及各種工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。

　　2.2 CAN總線分布式測控網絡的組建方法

　　多個CAN節(jié)點通過傳輸介質按一定的形式互連，就可以組成CAN通信網絡。與RS-485總線類似，CAN總線只支持總線型網絡拓撲結構，不支持環(huán)形或星型網絡。CAN總線通信只用到兩根導線CAN_H、CAN_L，對通信介質的要求較低，雙絞線、同軸電纜或光纖均可，通常采用廉價的雙絞線即可。由集中器節(jié)點組成的CAN總線分布式測控網絡結構如圖2所示。