基于CAN總線(xiàn)的電力集中抄表系統

0 引 言
隨著(zhù)計算機技術(shù)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展，將眾多的計量點(diǎn)數據進(jìn)行采集、傳輸、處理已經(jīng)成為現實(shí)。自動(dòng)抄表(the Automatic Meter Reading，AMR)技術(shù)應運而生，逐漸成為抄表技術(shù)的主流。

l 電力集中抄表系統的構成
電力集中抄表系統采用三層體系結構，如圖1所示。第一層是主站服務(wù)器，其主要作用是負責存儲多功能電表的數據，實(shí)現對儀表的遠程監控、遠程控制等功能。服務(wù)器安裝在客戶(hù)服務(wù)中心的抄表主站，通過(guò)GPRS／GSM來(lái)查收各個(gè)多功能電表的相關(guān)數據和參數。第二層是集中器，集中器通過(guò)GPRS／GSM與主站服務(wù)器相連，通過(guò)CAN總線(xiàn)與第三層的采集終端相連，完成與采集器和主站服務(wù)器的數據通信工作，第三層是采集器。在采集器中嵌入了各種標準通信規約，可實(shí)現對各種電表的采集。采集器可同時(shí)采集、存儲64塊電表的數據。它既要完成電表的電量數據采集工作，還要根據系統的要求完成與集中器之間的數據通信，將需要傳送的電量數據送到集中器中。通過(guò)GPRS／GSM無(wú)線(xiàn)通信，能夠及時(shí)、方便地進(jìn)行系統的遠程信息傳輸，與主站服務(wù)器實(shí)現信息交換；每臺集中器通過(guò)CAN總線(xiàn)，可以管理最多110個(gè)采集器。

2 CAN總線(xiàn)通信系統設計
2．1 CAN總線(xiàn)簡(jiǎn)介
控制器局域網(wǎng)(Controller Area Network，CAN)是國際上應用最廣泛的現場(chǎng)總線(xiàn)之一，具有技術(shù)先進(jìn)，可靠性高，功能完善，成本合理等優(yōu)越性，已被廣泛應用于各個(gè)自動(dòng)化控制系統中。該設計給出CAN總線(xiàn)節點(diǎn)方案，采用內置多路CAN總線(xiàn)控制器LPC2294作為主控制器。
2．2 CAN節點(diǎn)硬件電路組成
圖2給出CAN節點(diǎn)硬件電路，由AMR微控制器LPC2294、CAN總線(xiàn)收發(fā)器TJAl050T、高速光耦6N137和電源隔離模塊B0505S等組成。

2．2．1 控制器特點(diǎn)
該設計選用的LPC2294是Philips公司新推出的一款功能強大、超低功耗、具有ARM7TDMI內核的32位微控制器。它具有144腳封裝，2個(gè)32位定時(shí)器，8路10位ADC，4路CAN通道和PWM通道以及多達9個(gè)外部中斷，內部嵌入256 KB高速FLASH存儲器和16 KB靜態(tài)RAM，包含76(使用了外部存儲器)～112(單片)個(gè)GPIO口。如此豐富的片上資源完全可以滿(mǎn)足一般工業(yè)控制的需要，同時(shí)還可以減少系統硬件設計的復雜度。另外，LPC2294支持JTAG實(shí)時(shí)仿真和跟蹤、128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結構，能夠使32位代碼在高達60 MHz的操作頻率下運行。LPC2294內部集成有4路CAN控制器；符合CAN規范CAN2.OB，ISO11989-1標準；總線(xiàn)數據波特度均可達1 Mb／s；可訪(fǎng)問(wèn)32位的寄存器和RAM；全局驗收過(guò)濾器可識別幾乎所有總線(xiàn)的11位和29位Rx標識符；驗收過(guò)濾器為選擇標準標識符提供了FullCAN-style自動(dòng)接收功能。作為該設計的核心部件，LPC2294不僅擔起主控制器的作用，同時(shí)還作為CAN網(wǎng)絡(luò )的節點(diǎn)控制器，與網(wǎng)絡(luò )中其他節點(diǎn)實(shí)現數據傳輸與交換。
2．2．2 收發(fā)器特點(diǎn)
收發(fā)器TJAl050T是CAN協(xié)議控制器和物理總線(xiàn)之間的接口，它與“。ISO11898”標準完全兼容。CANH與CANL理想配合，可使電磁輻射減到更低。除此之外，TJAl050T不上電時(shí)，總線(xiàn)呈現無(wú)源特性，這使得TJAl050T在性能上大大優(yōu)于以前的CAN總線(xiàn)收發(fā)器。TJAl050T有高速和靜音(它們由引腳“S”來(lái)控制)兩種工作模式。在高速模式中，總線(xiàn)輸出信號有固定的斜率，并且以盡量快的速度切換。高速模式適用F最大位速度和最大總線(xiàn)長(cháng)度的情況，而且此時(shí)其收發(fā)器循環(huán)延遲最??；在靜音模式時(shí)，發(fā)送器是禁能的，而不管TxD的輸入信號。靜音模式可以防止CAN控制器不受控制時(shí)對網(wǎng)絡(luò )通信造成堵塞。