基于CAN总线的工厂电力监测分析网络系统设计

3.系统构成原理
　　本工业配电监测系统是对大中型企业的配电间进行监测。配电间内设有多个配电屏(本系统中为20个)，每个配电屏可对一部分用电地区进行停、送电控制，用电状态可通过安装在配电屏内的电压、电流互感器间接测量和评估。配电间管理所要监测的主要参数为配电系统的运行状态信息(配电系统的母排电压、电流及功率)以及结构状态信息(断路器、隔离开关和保护继电器等的合、分状态)。根据上述要求，本系统在保证系统可靠工作和降低成本的条件下，考虑到通用性、实时性和可扩展性等方面的因素，采用了主要由上位计算机系统和网络节点模块构成的系统结构。
　　上位计算机系统由通用个人计算机以及接通至通用PC机内部的CAN总线通信接口适配卡PCCAN组成。上位计算机系统负责系统的总体调度，向网络节点发送命令，接收节点数据，并对节点信息加以分析、存储、显示及打印。

　　CAN网络由20个网络节点组成，根据来自上位机系统的控制命令进行数据采集。网络节点负责对母排电压、电流及功率进行检测，并对零序电流和母排电压进行故障录波。对故障录波信号的采集速率为每秒钟3000次。除对运行状态信息的采集外，网络节点还对8路结构状态信息进行高速检测，采集速率为每秒钟100次。网络节点模块中采用以P80C592微处理器为核心的硬件结构，分别对各路模拟量及开关量进行采集，并根据主计算机的命令传送数据。
　　本系统采用PHILIPS的带有在片CAN控制器的微控制器P80C592，它是适用于自动化和通用工业应用的8位高性能微控制器。网络节点的通讯部分主要由P80C592的CAN控制器及CAN控制器接口器件82C250(在适配卡PCCAN上)组成。CAN控制器负责与微处理器之间的状态、控制和命令信号的交换，并承担网络通讯的控制任务。82C250是CAN控制器和物理总线间的接口，可以提供对总线的差动发送能力和对CAN控制器的差动接收能力。
　　CAN网络的拓扑结构采用总线式结构，这种结构比环型结构信息吞吐率低，并且用无源抽头连接，系统可靠性高。信息的传输采用CAN通信协议，通信介质仅采用两条双绞线即可。系统的总体结构如图1所示。