基于CAN總線的工廠電力監(jiān)測分析網(wǎng)絡系統(tǒng)設計
3.系統(tǒng)構成原理
本工業(yè)配電監(jiān)測系統(tǒng)是對大中型企業(yè)的配電間進行監(jiān)測。配電間內設有多個配電屏(本系統(tǒng)中為20個),每個配電屏可對一部分用電地區(qū)進行停、送電控制,用電狀態(tài)可通過安裝在配電屏內的電壓、電流互感器間接測量和評估。配電間管理所要監(jiān)測的主要參數(shù)為配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息(配電系統(tǒng)的母排電壓、電流及功率)以及結構狀態(tài)信息(斷路器、隔離開關和保護繼電器等的合、分狀態(tài))。根據(jù)上述要求,本系統(tǒng)在保證系統(tǒng)可靠工作和降低成本的條件下,考慮到通用性、實時性和可擴展性等方面的因素,采用了主要由上位計算機系統(tǒng)和網(wǎng)絡節(jié)點模塊構成的系統(tǒng)結構。
上位計算機系統(tǒng)由通用個人計算機以及接通至通用PC機內部的CAN總線通信接口適配卡PCCAN組成。上位計算機系統(tǒng)負責系統(tǒng)的總體調度,向網(wǎng)絡節(jié)點發(fā)送命令,接收節(jié)點數(shù)據(jù),并對節(jié)點信息加以分析、存儲、顯示及打印。
CAN網(wǎng)絡由20個網(wǎng)絡節(jié)點組成,根據(jù)來自上位機系統(tǒng)的控制命令進行數(shù)據(jù)采集。網(wǎng)絡節(jié)點負責對母排電壓、電流及功率進行檢測,并對零序電流和母排電壓進行故障錄波。對故障錄波信號的采集速率為每秒鐘3000次。除對運行狀態(tài)信息的采集外,網(wǎng)絡節(jié)點還對8路結構狀態(tài)信息進行高速檢測,采集速率為每秒鐘100次。網(wǎng)絡節(jié)點模塊中采用以P80C592微處理器為核心的硬件結構,分別對各路模擬量及開關量進行采集,并根據(jù)主計算機的命令傳送數(shù)據(jù)。
本系統(tǒng)采用PHILIPS的帶有在片CAN控制器的微控制器P80C592,它是適用于自動化和通用工業(yè)應用的8位高性能微控制器。網(wǎng)絡節(jié)點的通訊部分主要由P80C592的CAN控制器及CAN控制器接口器件82C250(在適配卡PCCAN上)組成。CAN控制器負責與微處理器之間的狀態(tài)、控制和命令信號的交換,并承擔網(wǎng)絡通訊的控制任務。82C250是CAN控制器和物理總線間的接口,可以提供對總線的差動發(fā)送能力和對CAN控制器的差動接收能力。
CAN網(wǎng)絡的拓撲結構采用總線式結構,這種結構比環(huán)型結構信息吞吐率低,并且用無源抽頭連接,系統(tǒng)可靠性高。信息的傳輸采用CAN通信協(xié)議,通信介質僅采用兩條雙絞線即可。系統(tǒng)的總體結構如圖1所示。
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