基于DSP和CAN總線(xiàn)的RTU的設計

摘要：介紹了基于DSP 和CAN 現場(chǎng)總線(xiàn)的分布式新型變電站RTU 的設計方案。該RTU 分為通信主控模塊和信號測控模塊， 介紹了這兩個(gè)模塊的設計方法及CPLD 技術(shù)在這兩個(gè)模塊設計中的應用。在設計RTU 軟件時(shí)，采用了模塊化的程序設計方法。

　　遠程測控終端（RTU） 作為體現“ 測控分散、管理集中” 思路的產(chǎn)品從20 世紀80 年代起介紹到中國并迅速得到廣泛應用， 應用在變電站上的RTU 主要是實(shí)現現場(chǎng)電力參數的遠程采集與控制命令的遠程發(fā)布， 并將信息或結果組裝成報文， 上送到控制中心或調度端?？v觀(guān)國內外的RTU 產(chǎn)品， 逐步從集中式控制結構向模塊化、分散式、開(kāi)放性的系統控制結構發(fā)展。由于變電站的數據量和信息量大， 實(shí)時(shí)性要求高， 因此將具有強大、高效的運算能力和豐富外圍接口電路的DSP 應用于RTU 的設計方案； 同時(shí)引入了開(kāi)放性結構的CAN 現場(chǎng)總線(xiàn)引入， 運用于變電站現場(chǎng)數據的通信并由它組成了一個(gè)開(kāi)放、可靠和實(shí)時(shí)的監控系統。

　　1 系統總體結構設計

　　RTU 系統采用以DSP 為微處理器、CAN 為現場(chǎng)通信總線(xiàn)的分布式模塊化結構。由于分布式模塊化結構易于實(shí)現功能分解， 能根據需要進(jìn)行集中組拼和分散安裝，因而系統具有很好的靈活性。系統結構如圖1 所示。

圖1 系統結構

　　RTU 可以分為通信主控模塊和信號測控模塊。CAN總線(xiàn)實(shí)現現場(chǎng)數據的通信。信號測控模塊一方面監測遠方變電站斷路器（ 開(kāi)關(guān)） 位置、刀閘位置、有載調壓變壓器分接頭的位置、事故變位信號、告警信號等（ 遙信） ，同時(shí)監測主變、線(xiàn)路的有功功率、無(wú)功功率、電壓、電流、功率因數、有功電度、無(wú)功電度、主頻等（ 遙測） 并轉換成相應的電參量； 另一方面把上位機或調度中心下達的命令通過(guò)信號測控模塊的控制信號輸出端口用以控制斷路器的分、合位置， 有載調壓變壓器的分接頭位置（ 遙控和遙調） 。

　　考慮到RTU 的通用性和靈活性， 通信主控模塊設有多種通信端口模式：

　?。?）CAN 總線(xiàn)， 與下位信號測控模塊相連實(shí)現數據的請求與命令發(fā)布；（2）RS232 端口， 實(shí)現與PC 的通信， 將RTU 處理后的數據交與PC 機作進(jìn)一步處理或由PC 機實(shí)現遠程操作與控制；（3） 遠方通信端口， 用來(lái)與遠程控制中心進(jìn)行通信；（4）RS485 端口， 用來(lái)實(shí)現與傳統的RTU 設備或其他下位智能儀表接口相兼容。

　　2 通信主控模塊的硬件電路設計

　　采用內置CAN 控制器的TMS320LF2407A （ 簡(jiǎn)稱(chēng)LF2407A） 作為通信主控模塊的處理核心， 用ALTERA 公司的MAX7000S 系列的EPM7128STC100-7 CPLD 集成了處理器外圍數字電路， 系統結構圖如圖2 所示。從功能上通信主控模塊分為三個(gè)部分：CAN 總線(xiàn)接口部分； 并串轉換部分； 鍵盤(pán)顯示部分和掉電數據保存部分。

圖2 系統結構圖