基于CAN總線(xiàn)的工廠(chǎng)電力監測分析網(wǎng)絡(luò )系統設計

1.引言
　　由于現場(chǎng)總線(xiàn)(Field Bus)能同時(shí)滿(mǎn)足過(guò)程控制和制造業(yè)自動(dòng)化的需要，因此現場(chǎng)總線(xiàn)的研究與應用已成為工業(yè)數據總線(xiàn)領(lǐng)域的熱點(diǎn)。盡管目前對現場(chǎng)總線(xiàn)的研究尚未能提出一個(gè)完善的標準，但現場(chǎng)總線(xiàn)高性能價(jià)格比將吸引眾多工業(yè)控制系統采用。
　　工業(yè)配電對于工業(yè)企業(yè)的電網(wǎng)質(zhì)量和生產(chǎn)的可靠運行至關(guān)重要，并對計劃用電、節約用電有著(zhù)重要意義?；?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/CAN總線(xiàn)">CAN總線(xiàn)的工業(yè)配電計算機監測分析網(wǎng)絡(luò )系統即采用這種性能價(jià)格比很高的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)構成實(shí)時(shí)狀態(tài)監測網(wǎng)絡(luò )系統，其系統構成靈活簡(jiǎn)單，連線(xiàn)極少，抗干擾能力強，適應性好，易于維護，具有數據處理、分析、運行監測、錄波和打印等功能，同時(shí)對原有設備未作太多的改動(dòng)。實(shí)用性和可擴展性極強。

2.CAN總線(xiàn)的特點(diǎn)和通信協(xié)議
　　對于復雜的或大規模的工業(yè)應用，常需要使用大量的傳感器、執行器等，它們通常分布在非常廣的范圍內。如果在最低層上采用傳統星型拓撲結構，那么安裝成本和介質(zhì)造價(jià)都將非常昂貴；采用流行的LAN組件及環(huán)型或總線(xiàn)型拓撲結構，雖然可以減少電纜長(cháng)度，但是增加的LAN介質(zhì)及相關(guān)硬件和軟件又使其系統造價(jià)與星型系統相差無(wú)幾；如果采用BITBUS (BITBUS是總線(xiàn)型的高速串行網(wǎng))，但BITBUS是主從式網(wǎng)絡(luò )，主站、從站是系統固定分配的，不能動(dòng)態(tài)地加以改變，不利于系統的擴展。它采用主站輪詢(xún)式，大大加重了主站負擔。

　　CAN(Controller Area Network)總線(xiàn)是德國B(niǎo)osch公司從80年代初為解決現代汽車(chē)中眾多的控制與測試儀器之間的數據交換而開(kāi)發(fā)的一種串行數據通信協(xié)議。CAN總線(xiàn)以其卓越的特性，低廉的價(jià)格，極高的可靠性和靈活的結構，特別適合工業(yè)過(guò)程監控設備的互聯(lián)，并已公認為最有前途的現場(chǎng)總線(xiàn)之一。
　　CAN總線(xiàn)是一種有效支持分布式控制或實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò )。CAN可實(shí)現全分布式多機系統，且無(wú)主、從機之分；CAN可以用點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)及全局廣播幾種方式傳送和接收數據；CAN直接通訊距離最遠可達10km(傳輸率為5kbps)，通迅速率最高可達1Mbps(傳輸距離為40m)；CAN總線(xiàn)上節點(diǎn)數可達110個(gè)。
　　CAN通信協(xié)議規定有4種不同的幀格式，即數據幀、遠程幀、錯誤幀和超載幀。
　　CAN總線(xiàn)基于下列5條基本規則進(jìn)行通信協(xié)調：
　　1.總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)　CAN控制器只能在總線(xiàn)空閑狀態(tài)期間開(kāi)始發(fā)送。所有CAN控制器同步于幀起始的前沿(硬同步)。
　　2.仲裁　若有兩個(gè)或更多的CAN控制器同時(shí)發(fā)送，總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)沖突通過(guò)仲裁場(chǎng)發(fā)送期間位仲裁處理方法予以解決。
　　3.編碼/解碼　幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、數據場(chǎng)和CRC序列使用位填充技術(shù)進(jìn)行編碼。
　　4.出錯標注　當檢測到位錯誤、填充錯誤、形式錯誤或應答錯誤時(shí)，檢測出錯條件的CAN控制器將發(fā)送一個(gè)出錯標志。
　　5.超載標注　一些CAN控制器發(fā)送一個(gè)或多個(gè)超載幀以延遲下一個(gè)數據幀或遠程幀的發(fā)送。
　　由于現場(chǎng)總線(xiàn)是雙向的，因此能夠從中心控制室對現場(chǎng)智能儀表進(jìn)行標定、調整及運行診斷，甚至可在故障發(fā)生前進(jìn)行預測。遠程維護和控制在采用數字通信和現場(chǎng)儀表后也將成為可能。