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1 引言
    變電站遠動系統是應用控制技術、信息處理和通信技術，通過計算機軟硬件系統或自動裝置代替人工進行各種運行作業，提高變電站運行、管理水平的一種自動化系統。

    目前，在變電站遠動系統中，微機保護、微機監控和其它微機型的自控裝置間的通信，大多數通過RS一422/RS一485通信接口相連，實現監控系統與微機保護和自動裝置間的相互交換數據和狀態信息。采用RS一422/RS一485通信接口，雖然可實現多個節點(設備)間的互連，但連接的節點數一般不超過32個，在變電站規模稍大時，便滿足不了綜合自動化系統的要求:其次，采用RS一422/RS一485通信接口，其通信方式多為查詢方式，即由主計算機問，保護單元或自控裝置答，通信效率低，難以滿足較高的實時性要求;再者，使用RS一422/RS一485通信接口，整個通信網上只能有一個主節點對通信進行管理和控制，其余皆為從節點，這樣主節點便成為系統的瓶頸，一旦主節點出現故障，整個系統的通信便無法進行。而80年代中期發展起來的現場總線有效解決了以上問題，在變電站的自動化設備采用面向對象的微機化產品后，應用現場總線是必然的趨勢。

     現場總線是新型自動化系統的一種低帶寬的底層控制網絡。現場總線的出現得益于計算機和信息技術的飛速發展，計算機技術的發展使得微處理器及其外圍器件的價格不斷地大幅度下降，從而使傳統的控制器智能化，也使智能化控制器的普及成為可能。信息技術的發展要求及時、迅速、大量地獲取各種相關的信息，因此獲取手段的智能化、信息傳遞途徑的網絡化是問題的關鍵。

    計算機控制系統的發展已經經歷了基地式氣動儀表控制系統、電動單元組合式模擬儀表控制系統、集中式數字控制系統和集散控制系統(DCS)等幾個階段，目前正朝著現場總線控制系統(FCS)邁進。現場總線技術已經受到計算機工業控制界的普遍關注。

    電力自動化控制系統也正由集散控制系統向現場總線控制系統轉化，特別是廠站端的信息采集與控制系統中，已廣泛地采用了現場總線技術，無論是集中式的還是分散式的RTU(Remote Terminal Unit)，現場總線網已突現其無比的優越性。本論文主要是對CAN總線的設計。

2 CAN總線的特點和優越性
2.1 CAN總線的特點
    控制局域網絡(CAN)是由德國Bosch公司為汽車的監測與控制而設計的，目前已逐步應用到其他工業領域，并已成為ISO-11898國際標準。CAN分為數據鏈路層和物理層，符合ISO/OSI標準模型。技術規范分為2.0A和2.0B。CAN具有以下技術特點:

    (l)CANBUS接口芯片支持8位、16位CPU，總線插卡可插在任意PC機上，方便地構成分布式監控系統，也可置于溫度、壓力、流量等物理量的變送器中，構成智能化儀表。

    (2)CANBUS國際標準為ISO 11898，規范為2.0 PARTA，PARTB。CANBUS可多主方式工作，網格上任意一點均可在任意時刻主動地向網上其它主節點發送信息，而不分主從，可方便地構成(容錯)多機備份系統及分布式監測控制系統。

    (3) CANBUS網絡上節點(信息)可分成不同的優先級，能滿足不同的實時需要。CANBUS上的節點數據理論值為2000個，實際節點數可達110個,CAN可以點對點、一點對多點(成組)及全局廣播幾種方式傳送和接收數據.

    (4) CAN采用非破壞性總線仲裁技術，當兩個接點同時向網絡上傳送信息時，優先級低的接點主動停止數據發送，優先級高的節點不受影響地繼續傳輸數據，有效地避免了總線沖突，節省了總線沖突裁決時間;更重要的是在網絡負載很重時也不會出現網絡癱瘓的情況。

    (5) 全數字化的雙向傳輸，用以取代傳統的4-20 mA信號，CAN的直接通信距離最遠可達10 km(速度在5 kbps以下);最高通信速率可達1Mbps(距離在40m以下)。

    現場總線出現為分布式控制系統實現各節點之間實時、可靠的數據通信提供了強有力的技術支持。 CAN(Controller Area Network)屬于現場總線的范疇，它是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡。較之目前許多RS-485基于R線構建的分布式控制系統而言，基于CAN總線的分布式控制系統在以下方面具有明顯的優越性：

    首先，CAN控制器工作于多主方式，網絡中的各節點都可根據總線訪問優先權(取決于報文標識符)采用無損結構的逐位仲裁的方式競爭向總線發送數據，且CAN協議廢除了站地址編碼，而代之以對通信數據進行編碼，這可使不同的節點同時接收到相同的數據，這些特點使得CAN總線構成的網絡各節點之間的數據通信實時性強，并且容易構成冗余結構，提高系統的可靠性和系統的靈活性。而利用RS-485只能構成主從式結構系統，通信方式也只能以主站輪詢的方式進行，系統的實時性、可靠性較差；

    其次，CAN總線通過CAN控制器接口芯片82C250的兩個輸出端CANH和CANL與物理總線相連，而CANH端的狀態只能是高電平或懸浮狀態，CANL端只能是低電平或懸浮狀態。這就保證不會出現象在RS-485網絡中，當系統有錯誤，出現多節點同時向總線發送數據時，導致總線呈現短路，從而損壞某些節點的現象。而且CAN節點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉輸出功能，以使總線上其他節點的操作不受影響，從而保證不會出現象在網絡中，因個別節點出現問題，使得總線處于"死鎖"狀態；

    而且，CAN具有的完善的通信協議可由CAN控制器芯片及其接口芯片來實現，從而大大降低系統開發難度，縮短了開發周期，這些是只僅僅有電氣協議的RS-485所無法比擬的。另外，與其它現場總線比較而言，CAN總線是具有通信速率高、容易實現、且性價比高等諸多特點的一種已形成國際標準的現場總線。這些也是目前 CAN總線應用于眾多領域，具有強勁的市場競爭力的重要原因。用戶接口簡單，編程方便，很容易構成用戶系統。

3 智能節點的硬件電路設計及其工作原理
3.1硬件電路設計
    智能節點微控制器選用單片機AMXEL AT89C51，CAN接口由獨立控制器SJA1000和CAN控制器接口芯片82C250組成。SJA1000在軟件上和引腳上都是與它的前款PCA82C200獨立控制器兼容的，并增加了許多新功能：標準幀數據結構和擴展幀數據結構，并且這兩種幀格作為式都具有單/雙接收過濾器；64字節的接收FIFO；可讀寫訪問的錯誤計數器和錯誤限制報警以及只聽方式等等。

    SJA1000有兩種工作模式：Basic CAN模式和PeliCAN模式，其中PeliCAN模式支持CAN2.0B協議。SJA1000作為微控制器的片外擴展芯片，其片選引腳CS接在微控制器的地址譯碼器上，從而決定了CAN控制器各寄存器的地址。SJA1000通過CAN總線收發器82C250連接在物理總線上。82C250器件提供對總線的差動發送能力和對CAN控制器的差動接受能力，完全和"ISO 11898"標準兼容。其引腳8允許選擇三種不同的工作方式：高速、斜率控制和待機。在低速和總線長度較短時，一般采用斜率控制方式，限制上升和下降斜率，降低射頻干擾，斜率可通過由引腳8至地連接的電阻進行控制。斜率正比于引腳8上的電流輸出。為進一步提高系統抗干擾能力，在CAN控制器SJA1000和CAN總線收發器82C250之間加快速光耦6N137光電隔離芯片。通信信號傳輸到導線的端點時會發生反射，反射信號會干擾正常信號的傳輸，因而總線兩端接有終端電阻R1、R2，以消除反射信號，其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。智能節點電路原理圖如圖1所示：
 

結束語
    從以上分析可知，CAN是真正能實現多主競爭、主動上傳功能的現場總線，特別適合突發事件的快速傳遞。統一組態。由于現場總線設備或現場總線儀表都引人了功能模塊的概念，所有制造商都使用相同的功能塊，并統一組態方法。這樣就使組態變得非常簡單，用戶不需因現場設備或現場儀表種類不同帶來組態方法的不同，而進行培訓或學習組態方法及編程語言。主機負荷小，便于擴充和增加管理功能，遠動系統的前端機智能化程度高，對數據處理能力強，所有遠動的管理任務可由適配器完成，大大減輕了主機的負擔，使于進行功能擴展和實現高級控制與管理功能。二者不需要專用的開發工具，二者結合組成雙總線網無疑是正確的選擇