基于CAN總線的變電站監控系統
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控制局域網CAN(Control Area Network)屬于現場總線范疇，是一種有效支持分布式控制的串行通信網絡[1、2]。相比于傳統的RS-422/485總線，CAN總線有以下優越性:
a.多主方式工作，網絡上任一節點任意時刻主動地向網絡上的其他節點發送信息，而不分主從，通信方式靈活;
b.數據幀中的數據最多為8個字節，這樣不僅可滿足工控領域中傳送控制命令、工作狀態和測量數據的一般要求，而且保證了通信的實時性;
c.CAN網絡上的節點信息分為不同等級，可滿足不同的實時要求，高優先級的數據最多可在140μs內得到傳輸;
d.采用非破壞性總線仲裁技術，當多個節點同時發送信息時，優先級較低的節點會主動退出發送，而高優先級的節點可不受影響地傳輸數據;
e.CAN的直接通信距離最遠可達l0km(速率5kbit/s以下)，通信速率最高可達lMbit/s(通信距離40m以下);
f.CAN節點在自身發生嚴重錯誤的情況下具有自動關閉功能，從而保證網絡上其他節點的操作不受影響;
g.CAN協議也是建立在國際標準組織的開放系統互聯模型基礎上的，不過，其模型結構只有3層，即只取OSI底層的物理層、數據鏈路層和應用層。
由于CAN的數據結構簡單，又是范圍較小的局域網，因此不需要其他中間層，應用層數據直接取自數據鏈路層或直接向鏈路層寫數據。結構層次少，有利于系統中實時控制信號的傳遞。
因為對變電站自動化系統的通信可靠性提出了更高的要求:高度的實時性、有效性、抗干擾性，所以研制了基于CAN總線的變電站監控系統。
一、基于CAN總線的變電站監控系統
1.1 系統的總體結構
系統由上位機、通信適配卡、智能終端以及相關軟件組成，其系統結構如圖1所示。該系統可實現交流數據的采集、處理、控制，對變電站監測監控。本系統的關鍵硬件是智能終端和通信適配卡的設計。
1.2 智能終端設計
智能終端主要是一個數據采集模塊，安裝在現場，直接和設備相連，完成測量、通信和控制功能，其原理結構如圖2所示。
該智能終端使用的數據采集模塊可采集交流數據，它是以單片機C805lF040為核心，對一路饋線電量進行交流數據采集，經過算法運算處理后得到所需參數，通過其CAN口將數據傳送到上位機，進行監控。從互感器輸出的三相電壓、三相電流轉換成合適的電壓直接送至采樣保持器S/H，再送至C805lF040的模擬輸入端，經多路選擇開關，A/D轉換器，送至CPU處理后由CAN口送至上位機。每周期采樣64個點，采用均方根值法，和傅里葉算法比較后選其優者。
1.3 CAN通信適配卡設計
CAN通信適配卡插在上位機的擴展槽上，實現智能終端與上位機之間的高速數據交換。主要由雙口RAM、嵌入式微處理器80C188,CAN通信控制器SJAl000,CAN收發器82C250、數據緩存器等組成，其硬件原理結構圖如圖3所示。該適配卡的CAN總線網絡通信功能由嵌入式微處理器80C188和CAN控制器SJAl000完成具體的報文發迭和接收控制任務。該適配卡上的高速雙口RAM在PC機和適配卡上的CPU之間建立起雙向的數據交換通道，可實現PC機與CAN控制器之間的數據傳送。適配卡上帶有光電隔離，能避免PC機由于環流造成的
損壞，增強了系統在現場環境中使用的可靠性，提高了抗干擾能力。
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