基于CAN總線和Internet的分布式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)
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煉鋼及冶金企業(yè)是國家宏觀經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，同時(shí)也是電耗大戶，節(jié)能潛力不容忽視。目前，雖然多數(shù)煉鋼及冶金企業(yè)都采用數(shù)字電表，但仍采用人工手抄的方式，對用電情況缺少實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制能力，能源監(jiān)管問題突出。因此，實(shí)現(xiàn)電能的自動(dòng)計(jì)量、采集及網(wǎng)絡(luò)化管理，是煉鋼及冶金企業(yè)的必由之路。
can總線比之rs-485，具有實(shí)時(shí)性、可靠性高，安全性強(qiáng)等優(yōu)越性；與其他現(xiàn)場總線相比，can總線具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。本文運(yùn)用can總線實(shí)現(xiàn)數(shù)字電表的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，并通過internet將數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化管理，以實(shí)現(xiàn)煉鋼及冶金企業(yè)節(jié)能增效的目的。
2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)主服務(wù)器裝有oracle數(shù)據(jù)庫，用于存儲(chǔ)來自工業(yè)現(xiàn)場各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。區(qū)域上位機(jī)裝有access數(shù)據(jù)庫，可暫時(shí)對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)備份，數(shù)據(jù)庫定期清空。從分布工業(yè)現(xiàn)場的各數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)（即數(shù)字電表）采集到的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，經(jīng)過can總線傳到區(qū)域上位機(jī)，再由上位機(jī)通過internet傳到系統(tǒng)主服務(wù)器。在系統(tǒng)服務(wù)器上對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，運(yùn)用相應(yīng)算法得到處理結(jié)果。然后通過internet將控制命令傳到各相應(yīng)區(qū)域上位機(jī)，上位機(jī)再通過can總線將數(shù)據(jù)傳到各控制節(jié)點(diǎn)。在整個(gè)現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，現(xiàn)場智能設(shè)備層是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心，只有確?？偩€設(shè)備之間可靠、準(zhǔn)確、完整的數(shù)據(jù)傳輸，上層網(wǎng)絡(luò)才能獲取信息以實(shí)現(xiàn)其監(jiān)控功能。因此，本文主要介紹現(xiàn)場設(shè)備間的通信與控制。
3基于can總線的分布式監(jiān)控系統(tǒng)
3.1can總線簡介
can總線是德國bosch公司為解決現(xiàn)代車輛中的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種數(shù)據(jù)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。can總線遵從iso/osi模型，分為3層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層與應(yīng)用層。can通信介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜或光纖，通過標(biāo)準(zhǔn)接插件可方便的連接，傳輸速率可達(dá)1mbps（通信距離40m），直接傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km（通信速率5kbps），同一段總線內(nèi)最多可接110個(gè)設(shè)備。目前，can是唯一取得國際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線。
3.2can節(jié)點(diǎn)的劃分
每個(gè)can總線分系統(tǒng)采用一主多從分布式結(jié)構(gòu)。主節(jié)點(diǎn)為can網(wǎng)關(guān)，從節(jié)點(diǎn)分數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)和控制節(jié)點(diǎn)兩種。can網(wǎng)關(guān)用于完成can總線與上位機(jī)pc之間通信；數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)用于采集現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，主要有：a相電壓、b相電壓、c相電壓、a相電流、b相電流、c相電流、頻率、功率因數(shù)、無功功率、有功功率以及采集時(shí)間等；控制節(jié)點(diǎn)主要完成上位機(jī)傳遞的控制命令。由分布廠區(qū)的各數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)和控制節(jié)點(diǎn)組成分布式監(jiān)控系統(tǒng)，通過can網(wǎng)關(guān)與上位機(jī)通信，上位機(jī)通過internet與系統(tǒng)主服務(wù)器聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集、信息處理和網(wǎng)絡(luò)化控制。圖2是一個(gè)can總線分系統(tǒng)的硬件節(jié)點(diǎn)圖。
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