CAN總線在礦用低壓供電系統(tǒng)綜合保護(hù)中的應(yīng)用

1 引言
CAN（Controller Area network，控制器局域網(wǎng)） 總線屬現(xiàn)場(chǎng)總線的一種，由于它具有高性能、高可靠性、高性價(jià)比、連接方便、實(shí)時(shí)性好及其獨(dú)特的設(shè)計(jì)等突出優(yōu)點(diǎn)而被應(yīng)用于許多工業(yè)部門,目前已成為比較流行的一種現(xiàn)場(chǎng)總線,廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)中的各檢測(cè)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的數(shù)據(jù)通信。

我們?cè)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/綜合保護(hù)">綜合保護(hù)器的設(shè)計(jì)中，通常都是采用485總線，通訊也采用命令、響應(yīng)方式。主機(jī)發(fā)出查詢信號(hào)，各測(cè)量模塊與主機(jī)通訊，報(bào)告各自數(shù)據(jù)及狀態(tài)。但在應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)中，通訊模塊太多，這樣就會(huì)使主機(jī)十分繁忙，數(shù)據(jù)就有可能不能及時(shí)得到響應(yīng)命令;并且一旦有一個(gè)模塊出現(xiàn)異常，就會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)，考慮到實(shí)時(shí)性和安全性，我們將CAN總線用到了綜合保護(hù)器上。

2 CAN總線特點(diǎn)及協(xié)議
CAN總線最初是由德國奔馳公司在80年代初為解決現(xiàn)代汽車中眾多的傳感器和執(zhí)行裝置之間的數(shù)據(jù)通信而開發(fā)的一種先進(jìn)的串行通訊協(xié)議目的是通過較少的信號(hào)線，將汽車上的各種電子設(shè)備將汽車上的各種電子設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)連接起來，并提高數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)目煽啃浴?/P>

2.1 CAN總線有特點(diǎn)
（1） CAN總線通訊速率為1Mbps/40m和5kbps/10km，節(jié)點(diǎn)可達(dá)110個(gè)，傳輸介質(zhì)為雙絞線和電纜;
（2） CAN總線采用非破壞性仲裁技術(shù)，將節(jié)點(diǎn)信息分為不同的優(yōu)先級(jí)，可滿足不同的實(shí)時(shí)性要求;
（3） 當(dāng)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)錯(cuò)誤嚴(yán)重時(shí)，具有自動(dòng)關(guān)閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，可使總線上其它操作不受影響;
（4） CAN可實(shí)現(xiàn)全分布式多機(jī)系統(tǒng)，且無主從機(jī)之分，每個(gè)節(jié)點(diǎn)均可在任何時(shí)刻主動(dòng)向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，可采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及全局廣播幾種方式傳送數(shù)據(jù);
（5） CAN總線文報(bào)采用短幀結(jié)構(gòu)，每幀信息都有CRC校驗(yàn)以及其他檢錯(cuò)措施，使數(shù)據(jù)出錯(cuò)率低，可靠性極高;
（6） CAN 總線的成本低。

2.2 CAN總線協(xié)議
對(duì)通訊數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼（取消了傳統(tǒng)的對(duì)站地址編碼），數(shù)據(jù)塊標(biāo)識(shí)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(shù)據(jù)塊，從而使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)在理論上不受限制，這種按數(shù)據(jù)塊編碼的方式還可使不同的節(jié)點(diǎn)同時(shí)接受相同的數(shù)據(jù)，這樣給分步式控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)模塊間的數(shù)據(jù)和控制信息共享帶來了極大方便。CAN 總線通訊接口集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對(duì)通訊數(shù)據(jù)的成幀處理（包括位填充，數(shù)據(jù)塊校驗(yàn)，循環(huán)冗余校驗(yàn)，優(yōu)先級(jí)判別等）。

3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
系統(tǒng)中主要由上位機(jī)和控制器以及相應(yīng)的保護(hù)電路構(gòu)成，還有接到PC機(jī)內(nèi)部的CAN接口卡，若干個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)接點(diǎn)。綜合保護(hù)器上的若干個(gè)測(cè)量模塊（如開關(guān)量輸入輸出模塊EDA9050，計(jì)數(shù)測(cè)頻模塊EDA9081，繼電器輸出模塊EDA9060等）可以掛接到總線上，獨(dú)立地與上位機(jī)通訊。CAN總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示: