CAN总线技术在智能化开关柜中的应用

文章摘要：摘要：智能化开关柜对内部各智能化模块的通信网络的通信速度、通信距离、抗干扰性都有严格的要求。针对这一要求介绍了利用CAN （Controller Area Network）总线组建的多主分布式通信网络在智能化开关柜系统中的应用，并对CAN 总线设计中的难点进行了有针对性的论述。 关键字：智能开关柜；CAN总线；SJA1000 随着电力系统综合自动化程度的提高，组成电力系统基础设备的智能开关柜的智能化程度也相应提高，对智能开关柜控制系统的组成方式及其不同控制单元之间的数据通信的要求也越来越高。实践证明以CAN（Controller Area Network）总线构成的智能开关柜的多主结

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摘要：智能化开关柜对内部各智能化模块的通信网络的通信速度、通信距离、抗干扰性都有严格的要求。针对这一要求介绍了利用CAN （Controller Area Network）总线组建的多主分布式通信网络在智能化开关柜系统中的应用，并对CAN 总线设计中的难点进行了有针对性的论述。 
　　 
　　关键字：智能开关柜；CAN总线；SJA1000 

　　 　　随着电力系统综合自动化程度的提高，组成电力系统基础设备的智能开关柜的智能化程度也相应提高，对智能开关柜控制系统的组成方式及其不同控制单元之间的数据通信的要求也越来越高。实践证明以CAN（Controller Area Network）总线构成的智能开关柜的多主结构分布式通信网络能满足智能开关柜系统的通信速度、通信距离、抗干扰性等各方面的要求。本文介绍了在智能化开关柜中CAN 总线网络的系统构架、硬件组成、软件设计，并针对CAN总线技术应用中的难点做出了针对性的论述。 
　　 1　CAN 总线 
　　现场总线是现场仪表与控制室系统之间的一种开放的全数字化双向多站通信系统。 
　　CAN 是一种得到广泛应用的、成熟的现场总线技术，最先由德国保时捷公司应用于汽车电子系统的互连，因其性能优越、价格适宜、通信距离远、速率高、抗干扰强，从而逐渐应用于工业测控领域进行数据通信的各个方面，并且已经成为国际标准化组织的ISO11898标准。CAN 总线作为现场总线应用于测控领域主要有下面的一些特点。 来源:http://hvsi 
　　a.　总线采用多主站结构方式。由于采用多主站结构，使得总线开放时，任何通信节点可在任意时刻向网络发送信息，这是CAN 总线的最大特点和优势。 
　　b.　可靠性高，传输性能稳定。通过基于优先权的仲裁技术，提高了总线的仲裁速度，避免网络瘫痪，依靠自带完善的错误检测和出错信令，保证了数据出错率低、通信稳定可靠。可对丢失的数据帧或出错数据帧自动重发，在节点错误严重时，自动切断节点与总线的联系，确保通信网络的可靠运行。 
　　c.　可编程设置CAN 总线达到较高的通信速度或较远的通信距离。二者之间的关系如表1所示（表中L为通信长度，v为传输速率）。 
　　目前生产CAN 总线芯片的厂商主要有Philips，Microchip，Intel，Motorola，Texas，Instrument等。其类型主要有两种：一种是自带CAN 功能的微处理器，如Philips公司的80C592；另一种则是专用的CAN收发控制器芯片，如国内广为使用的Philips公司的SJA1000。 
　　 2　用CAN 总线构成的系统方案设计 
　　在设计中，智能化开关柜的测控系统由与各智能开关柜相联系的若干单元测控模块和一个总控制模块所构成。单元测控模块负责对相应智能开关柜的绝缘性能、导电回路的导电性能，机械开关的动作性能等规则进行自动监视和检测，并实时地将这些数据传送到总控制室。总控室根据指定的条件向各单元测控模块发出动作执行命令，必要时发出报警信号。各单元模块之间也可以通过CAN 总线网络进行对等的数据通信［1,2］。系统方案设计如图1所示，此种方式可以灵活地进行节点模块的扩展，其节点数最多可达到110个，因此，完全能够满足绝大多数智能化开关柜测控系统的内部通信要求。 来源:高压开关网 
　　CAN 总线上的电平传输方式采用能够利用接收器高共模抑制性能的差分传输方式，可由较为廉价的双绞屏蔽线组成，为了消除长线反射所引起的干扰，在双绞线的两端必须分别连接2个抑制反射的匹配电阻R，阻值为124Ω。 
　　根据当前CAN 芯片市场的价格、相应开发工具的比较，设计中选择了Philips公司的CAN 控制器芯片SJA1000和电平驱动芯片PCA82C250作为CAN 通信模块的组成部分。同时，为了简化硬件电路设计和调试，选择了将上述主要芯片集成在一起的集成化的CAN 通信模块——CAMDC-16M。由于它内部有相应的隔离电源，因此只需要提供单一工作电源即可工作。它与主控制器的连接关系如图2所示。若需要利用独立的SJA1000和PCA82C250作为CAN 通信模块，其硬件电路连接关系可参照相关文献①。 　 通信模块上的节点主控制器为Philips公司的89C51RD，由于SJA1000 控制器有专为Intel系列 

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