基于CAN總線(xiàn)可通信智能電流繼電器的設計
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2．2 存儲監控部分
監控設計包括監控電路設計和軟件監控程序設計2部分，硬件監控電路功能主要包括數據保護、上電復位、掉電復位、“看門(mén)狗”定時(shí)器(選用具有SPI接口的Xicor公司的25043／5系列)和電源監測等部分。
2．3 按鍵和顯示部分
可通信智能繼電器所應用的繼電保護系統，對于各個(gè)保護的節點(diǎn)的監測都需通過(guò)上位控制PC機來(lái)實(shí)現，采樣成本低、接口簡(jiǎn)單、功耗小的液晶顯示模塊?？刂破鞯娘@示部分采用青云公司的LCM061A六位八段模塊作為顯示輸出。使用者只要向LCM送入相應的命令和數據就可實(shí)現所需要的顯示，模塊與CPU連接簡(jiǎn)單，使用起來(lái)靈活方便。至于按鍵，本系統只需4個(gè)按鍵即可實(shí)現參數修改和設定，因此可分別與主控制器的I／O口直接相連即可。
2．4 信號部分
電流繼電器整個(gè)繼電器節點(diǎn)工作情況是先用微控制器完成電流的比較、時(shí)間的控制，如果所監測線(xiàn)路中的電流超出設定的電流值，則開(kāi)始計時(shí)并繼續比較電流值。若到了設定的時(shí)間發(fā)現被采集的電流值仍然大于設定值，那么微控制器發(fā)出使繼電器動(dòng)作的控制信號。由于單片機I／O口輸出電流為1．6 mA，不能達到繼電器動(dòng)作電流，所以我們通過(guò)7407芯片將驅動(dòng)電流放大至40 mA以驅動(dòng)繼電器動(dòng)作。
2．5 數據采集和轉換
因為智能電流繼電器所需采集的電流為線(xiàn)路中的電流值，而針對電力系統輸、配電線(xiàn)路中通過(guò)的高電壓和大電流，必須選用電流互感器。測量?jì)x表選用容量為5 VA，二次側額定電流為1 A的互感器，將互感器二次側電流通過(guò)采樣電阻轉換成對于一定比例關(guān)系的電壓值。
A／D轉換采用外接MAXIM公司12位精度高速A／D轉換芯片，是因為P87C591內部芯片所帶的10位A／D為單極性轉換，不能滿(mǎn)足交變電流采樣雙極性的要求。利用MAX197，P87C591以及驅動(dòng)與隔離電路構成一個(gè)完整的實(shí)時(shí)測控系統。
采用查詢(xún)的方式通過(guò)P口讀?。疘NT引腳的電平是否為低，如果不為低就繼續查詢(xún)等待，如果為低電平則可讀取數據。A／D轉換程序放在T0中斷程序中進(jìn)行，每隔1 ms進(jìn)行一次模擬數據采集和轉換，在轉換的間隙MAX197處于低電流關(guān)斷狀態(tài)。
2．6 節點(diǎn)電源
智能節點(diǎn)系統中所需的+5 V直流電源，需將有效值為220 V、頻率為50 Hz的交流電經(jīng)降壓、整流和濾波，再經(jīng)過(guò)降壓和穩壓電路后作為節點(diǎn)的電源。
2．7 通信部分
集成在P87C591中的CAN控制器SJA1000和CAN高速收發(fā)器PCA82C250以及高速光電耦合器6N137構成通信的主要部分，其中SJA1000是實(shí)現
CAN總線(xiàn)通信的核心芯片，與收發(fā)器82C250配套使用，組成完整的CAN通信接口。SJA1000工作模式采用BasicCAN模式，滿(mǎn)足數據傳輸量不大的一般性工控場(chǎng)合，故被本系統采用。單片機對SJA1000進(jìn)行控制及收發(fā)數據均通過(guò)對SJA1000的內部寄存器的讀寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)來(lái)實(shí)現的，操作如同訪(fǎng)問(wèn)外部RAM。PCA82C250負責與CAN物理層的連接，接收和發(fā)送數據。為了增強CAN總線(xiàn)節點(diǎn)的抗干擾能力，P87C591的TXDC和RXDC(即SJA1000的TX和RX)通過(guò)高速光耦6N137后與PCA82C250相連，光耦部分電路所采用的兩個(gè)電源必須完全隔離，這樣才能達到隔離的作用。為了防止PCA82C 250受過(guò)流的沖擊，CANH和CANL引腳各自通過(guò)一個(gè)5 Ω的電阻與CAN總線(xiàn)相連。另外，在CANH和CANL與地之間并聯(lián)2個(gè)30pF的小電容，以濾除總線(xiàn)上的高頻干擾和防電磁輻射口。
3 上位控制PC機節點(diǎn)軟硬件設計
3．1 硬件接口
CAN-232采用ZLGCAN-232轉換卡，PC只需經(jīng)RS 232接口簡(jiǎn)單連接即可實(shí)現CAN數據通信，進(jìn)行CAN信息幀的接收發(fā)送。CAN-232接口卡也可以直接應用到嵌入式系統中，可在不改變已有硬件結構的情況下使嵌人式產(chǎn)品具有CAN通信接口。RS 232總線(xiàn)接口部分是轉換卡板和PC機之間交換數據的橋梁，PC機之間的數據交換是通過(guò)MAX232實(shí)現的，其將232電平轉換成TTL電平。CAN通訊部分實(shí)現了CAN物理層和數據鏈路層協(xié)議，板卡中由帶CAN控制器的處理器P87C591構成。
3．2 軟件設計
可通信智能繼電器節點(diǎn)的主要任務(wù)是能夠獨立完成線(xiàn)路電流的實(shí)時(shí)監控和保護功能，并且能夠利用CAN總線(xiàn)接口與上位控制PC進(jìn)行雙向數字通信功能。其中數據采集和轉換程序在T0中斷服務(wù)程序中進(jìn)行，通信收發(fā)在CAN中斷子程序中進(jìn)行。主程序采用循環(huán)查詢(xún)的方法檢測有無(wú)按鍵，然后定時(shí)處理一些如顯示數據更新、通信待發(fā)數據準備和接收數據處理等。
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