can总线在励磁系统应用中抗干扰分析

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1、CAN总线在励磁系统应用中抗干扰分析Anti-InterferenceAnalyseonCANBusApplication张兴旺程传玲黄赋光（　广州电器科学研究院　513000，广州）摘要：本文从CAN总线传输的原理出发，用实测CAN总线波形的方法分析了影响CAN可靠传输的因素，提出了CAN总线在应用中抗干扰的硬件及软件措施。该措的有效性在实际应用中得到了验证。关键词：CAN总线，CAN总线波形抗干扰发电机励磁Abstract:ThetheoryofCANbustransmissionisintrodu

2、ced.ThefactorseffectingCANdatatransmissionreliabilityareanalysedbymeasuringtheCANbuswaves.HardwareandsoftwaremeasurestoejectinterferenceinCANbusapplicationareputforward,ofwhicheffectivityisvirifiedinpracticalapplication.keywords:CANbus,CANbuswaves,Anti-i

3、nterference,excitationofgenerator0引言由于CAN总线具有通讯速率高、可靠性高、连接方便和性能价格比高等诸多特点，CAN的应用范围遍及从高速网络到低成本的多线路网络。在自动化电子领域的汽车发动机控制部件、传感器、抗滑系统、工业自动化、建筑物环境控制、机床或电梯控制、医疗设备等领域得到了较为广泛的应用。CAN的信号传输采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个，因而传输时间短、受干扰的概率低。当节点严重错误时，具有自动关闭的功能以切断该节点与总线的联系，使总线上的其它节点极其通

4、信不受影响，具有较强的抗干扰能力和检错能力。CAN支持多主方式工作，网络上任何节点均可在任意时刻主动向其它节点发送信息，支持点对点、一点对多点和全局广播方式接收/发送数据。它采用总线仲裁技术，当出现几个节点同时在网络上传输信息时，优先级高的节点可继续传输数据，而优先级低的节点则主动停止发送，从而避免了总线冲突。在实际应用中，尤其是在现场运行环境较差，干扰严重的情况下，如何提高CAN总线的抗干扰能力，使系统更可靠运行，是设计者关注的重点。本文从CAN总线传输的原理出发，用实测CAN总线波形的方法分析了影响

5、CAN可靠传输的因素，提出了CAN总线在应用中抗干扰的硬件及软件措施。   0CAN总线传输原理及波形特征每一个CAN驱动芯片中有一成对的晶体管，各CAN站均无数据发送时，成对晶体管关闭，总线处于“隐性”状态，总线平均电压由各CAN驱动中具有高内阻的电压源产生（对应于本文所研究的系统，这时总线电平为2.5V）。若成对晶体管至少有一个被接通，则显性位被送到总线。总线可具有两种逻辑状态：“隐性”“显性”，“隐性”状态时总线差分电平近似为0，“显性”状态以大于最小阈值的差分电压表示。图1为在电力系统中一种发电

6、机励磁装置上的CAN站点分布图，其中HMI是人机界面，IIU是智能对外接口，LOU是现地操作单元，REC1、REC2是大电流整流柜站，FCB是灭磁柜站。以下分析及波形实测都是基于该系统进行的，该种设备已在多台中、大型水、火电机组中实际运行。图1励磁装置CAN站点分布图在VCAN－L对地共模电压波形中，总线未被操作时平均电平约为2.5V,被单个站操作时电平下降约1V。在VCAN－H对地共模电压波形中，总线未被操作时平均电平约为2.5V,被单个站操作时电平上升约1V。而在CAN总线间差分电压波形中，总线未被

7、操作时平均电平约为0V,被单个站操作时电平2V。如图2。图2CAN总线波形之一仲裁期间，各个CAN站可以同时发送“显性”位。此时总线电平超过单个CAN站工作期间的电平。见图2中波形末尾高出的一个波形。2硬件抗干扰试验分析及措施2.1终端电阻配置对CAN波形的影响CAN总线驱动为电流型，因此总线间必须有终端电阻，为防止波形反射，一般在总线的两端将加120欧的电阻，负载增加，或终端电阻数量增加，都使总线上差分电压下降，抗干扰能力显然是下降的。在全站运行时测试。2个终端电阻的情形，终端电阻加在REC1、FCB

8、站，波形如图3，波形高电平一般约为2.2V。如图5。图3CAN总线波形之二4个终端电阻的情形，终端电阻加在HMI、LOU、FCB、REC1站，波形高电平一般约为1.6V，如图4。图4CAN总线波形之三从实测波形可以看出，终端电阻个数增加，等效于CAN间的差分电阻变小，故总线上的差分电压也是减小的，故其抗干扰能力下降。另一方面为防止波形反射，终端电阻应加在CAN的的两端。当反射电压波（总线差分电压）在每个CAN站抑制低于0.9V显性差分电平，