中压开关柜在线监测系统中双总线结构通信单元的设计

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1、优化设计OptimizationDesign中压开关柜在线监测系统中双总线结构通信单元的设计郭媛媛荣命哲王小华徐铁军（西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室陕西西安710049）何总线错误，被认为是最有前途的现重点介绍一套开关柜在线监测系统中通信单元的设计。通信作为沟通设场总线之一。笔者利用内嵌CAN模块备层开关柜在线监测装置（下位机）和管理主机（上位机）的桥梁起着重要的DSP控制器TMS320LF2407组成作用。CAN通信网络。虽然故障数据一般数为了达到有效进行分布式监测的目的并且综合考虑装置成本、实现难易据量比较小，最多只有几十

2、个字节，但程度、开发周期等因素，提出采用485总线和CAN总线相结合的双总线的通却要求及时送入上位机。CAN对于传信方案，CAN总线完成故障数据的主动上传从而保证其实时性，而RS—485送小的数据量和主动上传有很好的优总线负责传送上位机请求数据，保证了通讯的高效性和实时性。势，完全可以实现这样的功能。RS—485总线以其支持多节点远1引言动召唤上位机的功能，可弥补485总线距离通信和高接收灵敏度以及连线简要对开关柜运行状态进行远程检的不足。该双总线方案不仅能满足通单等优点在控制领域得到了广泛应用。测和诊断，监测系统必须具有通信能信速度和通

3、信量的要求，更提高了系RS—485总线是一个多引出线接口，力。要真正做到在线监测就必须保证统的稳定性以及系统的升级能力。这个接口可以有多个驱动器和接收器，通信系统传送数据的实时性和可靠性。可以实现一台PC与多台单片机之间的另外，在保证数据正确传输的基础上2基于双总线的通信方案串行通信，其最长传输距离可达12还要尽量降低硬件成本，在软件设计监测系统因监测参数多、数据量km，完全能满足变电站的现场需要。方面进行模块化编程，以便于后期的大，须具备较强的与上位机通信的功但CAN总线每帧传送的数据量最多只维护和升级。能。在综合考虑了CPU的硬件资源

4、和有8个字节，若有大量数据需要传输目前多数在线监测系统都是利用系统功能划分等因素后，提出一种时，就要将数据分成很多帧传送，对其集散控制的思想，上位机进行数据的CAN总线和RS—485总线相结合的双性能产生较大的影响，同时对软件的集中管理和存储，下位机实现实时的总线结构的通信方案。CAN总线负责要求也比较高，增加了工作量。而RS采集和控制，上下位机间的数据传输少量故障数据的主动上传并保证其实—485接口对每次传送的数据量没有和交换通过RS—485总线完成。由于时性，而RS—485总线负责传送上位什么要求，完全取决于自定义协议的RS—485总

5、线本身存在着很多的局限机大量的请求数据，如故障波形数据设计，这样传送大量数据时比较容易性，使得单独使用RS—485总线在此等，保证了通信的可靠性。处理。监测系统中并不能满足通信要求。控制器局域网络(CAN)，是一种综上所述，这两种总线配合使用，笔者提出使用CAN总线和RS—有效支持分布式控制和实时控制的串既保证了突发故障数据(突发故障数据485总线相结合的双总线通信方案。行通信总线，它具有较高的位速率以的数据量比较小)的实时上传，又可以CAN总线不仅通信可靠性高，还有主及高抗电磁干扰能力；能够检测出任减少软件的复杂性以及工作量。36200

6、6年第11期OptimizationDesign优化设计3通信单元的硬件设计道，任意时刻只能有一个节点处于发系统处理高速或者低速工作方式，该该监测系统采用双CPU结构，即送状态而其余的处于接收状态，这在处电阻为30kΩ(波特率80kbps)。R为DSP和单片机协同工作完成数据的采硬件设计上就体现在MAX487的驱动120Ω的终端匹配电阻。集处理和显示。根据DSP和单片机的器输入使能端(DE)和接收器输入使能PCA82C250硬件特点，通信方面的主要功能概述端(RE)均与MCU的P1.0口相接，由TXDTXDCANHCANH如下：利用DSP

7、内部集成的CAN控制MCU控制487处于接收状态还是发送RRXDRXDCANL器实现数据的主动上传功能。单片机状态，具体实现在后面的软件设计中GNLREFRs的通用串行总线扩展成485总线完成再进行说明。R为120Ω的终端匹配VVGND上位机召唤上传的功能。由于主动上电阻。cccc传的时候，不需要进入通信中断，主动Vcc0.01μF上传是当下位机监测数据出现异常的RXDROVcc485B图2PCA82C250收发器接口原理图时候才进行的，此时DSP的采集和计P1.0/REB485A算任务都已经结束，不会对DSP的功DEA3.2上位机通信单

8、元的硬件设计GND能实现造成影响。单片机处理的都是TXDDIGND上位机PC也需提供485和CAN这一些实时性要求不是太高的任务，当MCUMAX487两种总线的接口，为了提高开发效率、上位机发