CAN總線(xiàn)在高壓開(kāi)關(guān)柜在線(xiàn)檢測系統中的應用

由于信息技術(shù)的進(jìn)步，現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)已經(jīng)在高壓開(kāi)關(guān)柜功能智能化系統中得到了廣泛應用，使高壓開(kāi)關(guān)柜的在線(xiàn)檢測系統形成了一個(gè)分布式的監測系統，并使整個(gè)系統較傳統的集中監測系統性能增強，功能更為完善。

1　CAN總線(xiàn)技術(shù)及其特點(diǎn)

在傳統的變電站監測系統中，一般采用BITBUS總線(xiàn)和RS-485總線(xiàn)，但在實(shí)際應用中都有以下缺陷：

a.　BITBUS總線(xiàn)和RS-485總線(xiàn)上只能有一個(gè)主節點(diǎn)，無(wú)法構成多主系統，一旦主節點(diǎn)出現故障，系統就不能正常運行，導致整個(gè)系統的可靠性較差。

b.　BITBUS總線(xiàn)和RS-485總線(xiàn)的抗干擾能力較差，不適應在高電磁環(huán)境下運行，而且其錯誤處理能力也很差。

c. 數據通信方式是命令響應式，下端節點(diǎn)只有在收到主節點(diǎn)的命令以后，才能響應，從而造成數據不能及時(shí)上傳，導致整個(gè)系統實(shí)時(shí)性較差，不適用于開(kāi)關(guān)柜在線(xiàn)檢測這種要求實(shí)時(shí)性很高的系統中。

本文采用了目前在測控系統中常用的控制器局域網(wǎng)絡(luò )CAN。CAN 總線(xiàn)采用差分驅動(dòng)，可適用于高噪聲干擾的環(huán)境且具有較強的糾錯能力，目前已形成國際標準ISO11898規范[1]。其價(jià)格低廉，可靠性高，結構靈活，為最有前途的現場(chǎng)總線(xiàn)之一。

CAN采用了OSI/ISO模型全部7層中的2層，即物理層和數據鏈路層，用戶(hù)可以這2層為基礎，根據實(shí)際需要開(kāi)發(fā)相應的應用層通信協(xié)議[1]。CAN 的主要特點(diǎn)如下：

a.　可以多主方式工作，網(wǎng)絡(luò )上任意節點(diǎn)均可以在任意時(shí)刻主動(dòng)地向總線(xiàn)上其他節點(diǎn)發(fā)送信息，因而可以構成多主機系統。

b. 當CAN 節點(diǎn)嚴重錯誤時(shí)，具有自動(dòng)關(guān)閉輸出的功能，切斷該節點(diǎn)與總線(xiàn)的聯(lián)系，使總線(xiàn)上的其他節點(diǎn)及通信不受，故具有較強的抗干擾能力。

c.　采用非破壞性總線(xiàn)仲裁技術(shù)，當2個(gè)節點(diǎn)同時(shí)向總線(xiàn)上發(fā)送信息時(shí)，優(yōu)先級低的節點(diǎn)主動(dòng)停止數據發(fā)送，而優(yōu)先級高的節點(diǎn)可不受影響地繼續傳輸數據，節省了總線(xiàn)沖突仲裁時(shí)間，避免了總線(xiàn)沖突。

d.　總線(xiàn)上的節點(diǎn)信息可以分成不同的優(yōu)先級，以滿(mǎn)足不同的實(shí)時(shí)要求。

e.　可以用點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)及全局廣播等幾種方式發(fā)送和接收數據。

f.　CAN 的直接通信距離最遠可達10km，此時(shí)傳輸速率只能達到5kbit/s;最高通信速率可達到1Mbit/s，此時(shí)最大傳輸距離為40m;CAN上的節點(diǎn)數實(shí)際可達110個(gè)。

g.　CAN 采用短幀結構，每幀信息含有8個(gè)字節，并有CRC校驗等檢錯措施，傳輸時(shí)間短，保證了數據出錯率低。

h.　通信介質(zhì)采用雙絞線(xiàn)、同軸電纜或光纖，選擇靈活。

總之，采用CAN 總線(xiàn)實(shí)時(shí)性強、可靠性高，用戶(hù)接口簡(jiǎn)單，非常適用于變電所中構成高壓開(kāi)關(guān)柜故障在線(xiàn)檢測系統。

2　系統總體設計方案

整個(gè)系統通過(guò)CAN總線(xiàn)將各采集單元模塊和監控機單元連成分布式結構的現場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò )，網(wǎng)絡(luò )中計算機和各個(gè)檢測單元模塊分別有自己的ID標志，且保證各自的ID不重復。由數據采集單元模塊采集開(kāi)關(guān)柜的各種信號參數，通過(guò)CAN總線(xiàn)送至系統監控機單元，建立起全變電站高壓開(kāi)關(guān)柜的數據庫，計算機對整個(gè)CAN 總線(xiàn)系統進(jìn)行監視管理，具有系統參數(如傳輸速率、節點(diǎn)地址等)設置、數據發(fā)送、數據接收、本機狀態(tài)查詢(xún)、節點(diǎn)狀態(tài)查詢(xún)、中斷狀態(tài)查詢(xún)等功能。系統監控機單元采用工業(yè)控制機配CAN 總線(xiàn)通信接口卡組成，它接收數據采集單元模塊發(fā)來(lái)的數據，經(jīng)計算機進(jìn)行相應的計算處理得出高壓開(kāi)關(guān)柜的各個(gè)參數的值，根據各種參數及其波形等相關(guān)性質(zhì)，從而具體得出高壓開(kāi)關(guān)柜的工作狀態(tài)。CAN 總線(xiàn)通信接口卡使工控機能方便地連接到CAN 總線(xiàn)上，它由CAN 接口電路及其與計算機串口的連接電路組成，確保數據能準確地在CAN 總線(xiàn)和計算機之間流通。