《2022年CAN总线微机保护测控装置设计方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年CAN总线微机保护测控装置设计方案.docx（9页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精品学习资源封面欢迎下载精品学习资源作者： PanHongliang仅供个人学习基于 CAN 总线的微机爱惜测控装置的设计王小进 赵喜军 肖文华中国船舶重工集团公司第712 争论所摘要： 提出了一种基于CAN总线的微机爱惜测控装置的设计方法，结合现场总线和嵌入式技术给欢迎下载精品学习资源出了微机爱惜测控装置的软硬件设计，对提高变电站综合自动化水平具有重要的现实意义；关键词： CAN 微机爱惜通信 任务Design of Microprocessor Protection and Control Device Based on CAN BusWang XiaojinZhao XijunXiao
2、WenhuaAbstract: This paper gives a design method of microprocessor-based protection and control device .Italso gives the hardware and software of the device in detail based on CAN bus andembedded system. To improve the automation of electric system of transformer substation, it is necessary and usef
3、ul.Keywords: CAN microprocessor-based protection communications task欢迎下载精品学习资源1 引言分层分散式结构是变电站综合自动化系统今后进展的一个重要方向，而位于系统间隔层的微机爱惜测控装置是构成这种结构的最基本的单元；微机爱惜测控装置集状态监视、数据采集和实时爱惜功能于一体，是整个自动化系统工作的基础；因此对变电站测控爱惜单元通信的实时性、牢靠性、灵敏性提出了更高的要 求；CAN （ Controller Area Network）总线，又称把握器局域网，是一种有效支持分布把握或实时把握的串行通信网络；其具有以下的特性： 1
4、 ） CAN为多主方式工作，网络上的节点信息分成不同的优先级，可以中意不同的实时 要求； 2） CAN接受非破坏总线仲裁技术，当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低 的节点会主动的退动身送，而最高优先级的节点可不受影响的连续传输数据；3 ） CAN只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据；4 ） CAN 直接通信距离最远可达10km （传输率5kb/s 以下），通信速率最高可达1Mb/s （此时通信距离最长为 40m ）； 5 ） CAN总线通信格式接受 短帧格式，每帧字节最多为8 个，可中意变电站把握命令、工作状态及测试数据的要求；同时， 8B 也不会占
5、用过长的总线时间，从而保证了通信的实时性；6 ） CAN的每帧信息都有CRC 检验及其他检错措施，每帧信息出错率极低，适合在变电站这种高电压、大电流、强电磁波的恶劣环境下工作；7） CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵敏；8） CAN节点在错误严肃的情形下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响；鉴于 CAN 总线的优良性能，将CAN 总线技术引入变电站综合自动化系统中，是势在必欢迎下载精品学习资源行的；因此，本文提出一种基于CAN总线的微机爱惜测控装置，给出了装置的硬件和软件设计；2 微机爱惜测控装置的硬件平台硬件构成框图如图1 所示；2.1 模拟量 /互感器模块
6、微机爱惜测控装置的模拟量/互感器模块是沟通采样插件，接受小型精密电流电压互感器，欢迎下载精品学习资源图 1 微机爱惜测控装置硬件构成框图欢迎下载精品学习资源包括对电流、电压模拟量隔离核调整；2.2 继电器板该装置由分、合继电器，保持继电器，信号继电器组成；本装置的继电器板分两种：一种具 有防跳功能，装置内部有防跳继电器，可取代老 式微机爱惜所用的外部防跳操作箱，并予留有外 接分合闸及就地 /遥控切换功能；一种不带有防跳继电器，以中意很多自带防跃功能的断路器使用；信号继电器之一用于装置故障告警，由该信 号继电器的常闭触点把握整个跳合闸出口的正电 源，一旦 CPU 发觉有装置故障，闭锁全部跳合闸出
7、口，即不答应装置带故障运行于跳闸；2.3 主板主板由单片机（选用32 位单片机，型号为AT91M40800） 、 现 场 可 编 程 器 件 、 高 精 度A/D采 样 器 件 合 多 路 开 关 （ 选 用MAX125CEAX）、光电隔离输入输出接口、定值储备器、跳合闸规律电路、一阶有源低通滤波器和高精度运算放大器（选用OP497 ）、电流限幅爱惜、模拟通道接口、硬件看门狗、光电隔离通信接口等组成；2.4 键盘 /显示模块装置前面板有以下四部分组成：1) 240128 大屏幕图形液晶显示器LCD ，用于显示操作菜单、各种运行数据、参数、波形及状态；2) 7 个 LED工作状态指示灯，分别为：
8、运行、通讯、分闸、合闸、告警、故障、及把握回路断线；3) 8 个操作控钮 ,分别为：合闸、分闸、方向键（）、确认、取消；4) 一个 3 位锁，用于设置本装置以下3 种工作模式：遥控、本地和设置；欢迎下载精品学习资源2.5 通信接口模块硬件平台设置了现场总线CAN接口，作为用本装置构成变电站综合自动化系统时的把握网络接口；另外仍有调试用的RS232 串行接口；CAN把握器与现场总线之间加有光电隔离环节，提高通信的抗干扰才能，使得多个通信模 块能组成一个独立的通信网络，而与其他电路没有任何电气连接，提高牢靠性；2.6 抗干扰措施在硬件设计上，接受了如下抗干扰措施：1) 电源滤波、旁路 /退耦电容、
9、帮忙变流器/变压器电屏蔽、光电隔离、弱电系统浮地、强弱电信号走线分别、磁屏蔽、单点接地、双绞线、 PCB 板内合理分块布线等措施；2) 提高敏捷设备的电磁敏捷度去耦电容、多层印制板、电磁波屏蔽、规律 与 5V 系统总线不外引，各CPU 间通讯接受双绞线等措施；3) 机箱接受防锈铝板，接受2.5mm 的薄板，成形后再作导电氧化处理；机箱前后两面开口，其余各面用型材料螺钉安装而成，组装简洁，接缝严密，可防止孔缝泄漏，接地良好，装置就能顺当通过静电放电干扰试验和工频磁场干扰试验；4) 在主板上设计有一级WATCHDOG ；这样 ， 当 程 序 受 到 干 扰 飞 掉 时 ， 可 以 由WATCHDO
10、G对 CPU进行复位，重新运行程 序；5) 各电路印制板与主板之间安装和取出便利，印制板的屏蔽和间距良好的解决了电磁干扰问题；3 CAN 通信的硬件设计CAN属于现场总线的范畴，是一种有效支持分布式把握或实时把握的串行通信网络， 其协议是建立在国际标准组织的开放系统互连模型基础上的，其模型结构只有3 层，只取OSI 底层的物理层、数据链路层和顶层的应用层；其信号传输介质为双绞线；通信速率最高可 达 1Mb/s/40m， 直 接 传 输 距 离 最 远 可 达10Km/5b/s ；可挂接设备最多可达110 个；CAN 通 信 模 块 的 硬 件 电 路 主 要 包 括 ： CAN 通信把握器与微
11、处理器之间，以及 CAN 总线收发器与物理总线之间的接口电路；电路设计如图 2 所示；用Philips独立 CAN把握器欢迎下载精品学习资源SJA1000作 为 通 信 控 制 器 ， 使 用 Philips的82C251 作为 CAN把握器接口芯片，为了增强CAN 总线节点的抗干扰才能，SJA1000 的 TX0和 RX0通过接受高速光耦6N137 实现收发器与把握器之间的电气隔离，中意在最高速率1Mb/s 下的电气响应；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源4 微机爱惜测控装置的软件设计图 2 CAN 通信接口电路2 ）显示任务：处于最低级别类的任务，欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习
12、资源微机爱惜测控装置为了变电站综合自动化系统对测量的精确性、动作的牢靠性、安全 性、实时性等高要求，软件接受了嵌入式实时操作系统的设计思想；该设计思想的核心就是将爱惜、测量、通讯、显示等功能划分为优先级不同的任务，并依据任务优先级的不同来准备执行任务的次序；本装置接受嵌入式操作系统 uC/OS-II ，该操作系统具有易移性，多任务，高稳固性和牢靠性，适合小系统开发等特点；依据 装置的 功 能可 以 划 分为 以 下几 个任务： A/D采样任务、通讯任务、爱惜任务、计量任务、键盘响应任务、液晶显示任务等，主要任务的优先级支配如下：图 3 CAN 通信程序框图1 ）爱惜任务：处于最高级别类的任务，
13、 电流爱惜和电压爱惜的判定；LCD 的显示和 LED 的显示；3 ）测量任务：较高优先级的任务，完成测量运算的功能；4 ）通讯任务：较高优先级任务，完成与上位机的通讯；对实时性要求很高的任务，接受中断方式实现；这些任务的优先级以上次序排列，他们从 等待态到就绪态的状态转换由时钟设定，其它 状态转换就由uC/OS-II任务调度算法程序完成；CAN 通信程序功能框图如图3 所示；5 结论基于本文设计方法的微机爱惜测控装置实现了对变电站测控爱惜单元通信的实时性、可靠性、灵敏性等要求；CAN现场总线技术和嵌入式技术在变电站综合自动化领域的应用，将欢迎下载精品学习资源大大促进变电站综合自动化的进程；参考
14、文献1 邬宽明 . CAN 总线原理和应用系统设计M. 北京：北京航空航天高校出版社，20002 邵贝贝 .嵌入式实时操作系统Uc/OS-II 其次版 M. 北京：北京航空航天高校出版社，20033 王东光 .微机爱惜装置的通信系统争论J. 湖南工程学院学报， 20063:53 - 574 党杰，刘涤尘 .基于 CAN总线的通信设计与应用J.把握工程 ,2005 ， 121:81-83欢迎下载精品学习资源版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理；版权为潘宏亮个人全部This article includes some parts, including text, pict
15、ures, and design. Copyright is Pan Hongliangs personal ownership.用户可将本文的内容或服务用于个人学习、争论或观看，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律的规定，不得侵害本网站及相关权益人的合法权益；除此以 外，将本文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权益人的书面许可，并支付酬劳；Users may use the contents or services of this article for personal study, research or appreciation, and ot
16、her non-commercial or non-profit purposes, but at the same time, they shall abide by the provisions of copyright law and other relevant laws, and shall not infringe upon the legitimate rights of this website and its relevant obligees. In addition, when any content or service of this article is used
17、for other purposes, written permission and remuneration shall be obtained from the person concerned and the relevant obligee.欢迎下载精品学习资源转载或引用本文内容必需是以新闻性或资料性公共免费信息为使用目的的合理、善意引用，不得对本文内容原意进行曲解、修改，并自负版权等法律责任；Reproduction or quotation of the content of thisarticle must be reasonable and good-faith citation for theuse of news or informative public free information. Itshall not misinterpret or modify the original intention ofthe content of this article, and shall bear legal liabilitysuch as copyright.欢迎下载