CAN總線(xiàn)在礦用低壓供電系統綜合保護中的應用

1 引言
CAN（Controller Area network，控制器局域網(wǎng)） 總線(xiàn)屬現場(chǎng)總線(xiàn)的一種，由于它具有高性能、高可靠性、高性?xún)r(jià)比、連接方便、實(shí)時(shí)性好及其獨特的設計等突出優(yōu)點(diǎn)而被應用于許多工業(yè)部門(mén),目前已成為比較流行的一種現場(chǎng)總線(xiàn),廣泛應用于控制系統中的各檢測和執行機構之間的數據通信。

我們在綜合保護器的設計中，通常都是采用485總線(xiàn)，通訊也采用命令、響應方式。主機發(fā)出查詢(xún)信號，各測量模塊與主機通訊，報告各自數據及狀態(tài)。但在應用現場(chǎng)中，通訊模塊太多，這樣就會(huì )使主機十分繁忙，數據就有可能不能及時(shí)得到響應命令;并且一旦有一個(gè)模塊出現異常，就會(huì )影響到整個(gè)系統，考慮到實(shí)時(shí)性和安全性，我們將CAN總線(xiàn)用到了綜合保護器上。

2 CAN總線(xiàn)特點(diǎn)及協(xié)議
CAN總線(xiàn)最初是由德國奔馳公司在80年代初為解決現代汽車(chē)中眾多的傳感器和執行裝置之間的數據通信而開(kāi)發(fā)的一種先進(jìn)的串行通訊協(xié)議目的是通過(guò)較少的信號線(xiàn)，將汽車(chē)上的各種電子設備將汽車(chē)上的各種電子設備通過(guò)網(wǎng)絡(luò )連接起來(lái)，并提高數據在網(wǎng)絡(luò )中傳輸的可靠性。

2.1 CAN總線(xiàn)有特點(diǎn)
（1） CAN總線(xiàn)通訊速率為1Mbps/40m和5kbps/10km，節點(diǎn)可達110個(gè)，傳輸介質(zhì)為雙絞線(xiàn)和電纜;
（2） CAN總線(xiàn)采用非破壞性仲裁技術(shù)，將節點(diǎn)信息分為不同的優(yōu)先級，可滿(mǎn)足不同的實(shí)時(shí)性要求;
（3） 當節點(diǎn)出現錯誤嚴重時(shí)，具有自動(dòng)關(guān)閉總線(xiàn)的功能，切斷它與總線(xiàn)的聯(lián)系，可使總線(xiàn)上其它操作不受影響;
（4） CAN可實(shí)現全分布式多機系統，且無(wú)主從機之分，每個(gè)節點(diǎn)均可在任何時(shí)刻主動(dòng)向網(wǎng)絡(luò )上其它節點(diǎn)發(fā)送信息，可采用點(diǎn)對點(diǎn)，一點(diǎn)對多點(diǎn)及全局廣播幾種方式傳送數據;
（5） CAN總線(xiàn)文報采用短幀結構，每幀信息都有CRC校驗以及其他檢錯措施，使數據出錯率低，可靠性極高;
（6） CAN 總線(xiàn)的成本低。

2.2 CAN總線(xiàn)協(xié)議
對通訊數據進(jìn)行編碼（取消了傳統的對站地址編碼），數據塊標識符可由11位（CAN2.0A）或29位（CAN2.0B）二進(jìn)制組成，最多可211或219個(gè)數據塊，從而使網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)數在理論上不受限制，這種按數據塊編碼的方式還可使不同的節點(diǎn)同時(shí)接受相同的數據，這樣給分步式控制系統中實(shí)現模塊間的數據和控制信息共享帶來(lái)了極大方便。CAN 總線(xiàn)通訊接口集成了CAN協(xié)議的物理層和數據鏈路層功能，可完成對通訊數據的成幀處理（包括位填充，數據塊校驗，循環(huán)冗余校驗，優(yōu)先級判別等）。

3 系統硬件電路設計
系統中主要由上位機和控制器以及相應的保護電路構成，還有接到PC機內部的CAN接口卡，若干個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò )接點(diǎn)。綜合保護器上的若干個(gè)測量模塊（如開(kāi)關(guān)量輸入輸出模塊EDA9050，計數測頻模塊EDA9081，繼電器輸出模塊EDA9060等）可以?huà)旖拥娇偩€(xiàn)上，獨立地與上位機通訊。CAN總線(xiàn)系統結構框圖如圖1所示: