CAN总线在智能配电系统中的应用
日期：2006-7-7 23:16:30 来源：本文摘自《PLC&FA》
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目前，计算机机房的配电系统大都使用不停电系统(UPS)系统，保证了机房的可靠供电。UPS系统下的每一路电流采用自动空气断路器进行过流保护，这种保护是有效的，但这种保护不具备智能，不能设置，不会报警，更没有供电及故障报警信息的纪录，与高可靠性的要求不相符，有进一步改造的必要和需求。我们为计算机机房开发的一套智能配电系统iPDS(Intelligent Power Distribution System)很好的满足了以上要求，具有智能化、人性化两大特点。本系统采用CAN总线进行数据信息的交互传递，很好的满足了系统可靠性、实时性及工程造价等方面的要求。
本系统由数据处理单元、数据采集节点、LED显示节点、触摸屏等组成，具体系统结构如图1所示:
整个系统结构复杂，功能完善，触摸屏通过RS-485与数据处理单元相连，数据处理单元、数据采集节点和LED显示节点都挂接在CAN总线上。
2.2 系统功能设计
(1) 数据处理单元有两个CPU，单片机AT89C58和P87C591，二者通过双口RAM进行数据的交换，其中AT89C58与触摸屏通过RS-485通讯，处理触摸屏上的显示和设置信息，P87C591处理CAN总线上的交互信息。
(2) 触摸屏是系统的主界面，用于设置系统的配置信息;显示当前各路的电流、漏电流、零地电压和自动空气断路器的状态等;并可以查看历史报警记录。
(3) 数据采集节点采集各路模拟量如电流、漏电流、零地电压和开关量如自动空气断路器状态等信息，通过CAN总线传输，以供数据处理单元处理。
(4) LED显示节点主要是显示当前各路的模拟量和开关量的报警信息，便于用户查看，使系统更加人性化。
在系统中，采用Philips公司生产的P87C591型单片机，该单片机是一个8位高性能微控制器，具有片内CAN控制器[1,2]，不用外接CAN控制器，大大简化了硬件电路的设计，提高了CAN接口的稳定性。
P87C591采用了强大的80C51指令集，并成功的包括了Philips半导体SJA1000 CAN控制器的PeliCAN功能。主要有以下功能特点:
(1) CAN2.0B控制器，支持11位标准和29位扩展标识符，4个可独立配置的验收滤波器，都可“在运行中改变”。
(2) CAN接口包含5个实现CPU与CAN控制器连接的特殊功能寄存器。对重要CAN寄存器的访问通过快速自动增加的寻址和对特殊功能寄存器的位寻址来实现;
(3) CAN控制器的发送缓冲区能够保存一个完整的CAN信息帧(标准或扩展帧格式)，只要通过CPU启动发送，信息字节就从发送缓冲区传输到CAN内核模块完成发送。
(4) 接收一个信息时，CAN内核模块将串行位流转换成并行数据输入到验收滤波器，通过该可编程滤波器，P87C591可以确定实际接收到的信息。
P87C591连接的CAN节点电路设计上比较简单，所需的外部元件只是一个晶振加两个电容驱动片内震荡器、一个连接到复位脚的电阻、电容。使用片内上电复位电路以及一个收发器将P87C591连接到CAN总线上。
3.2 CAN总线通讯过程及标识符的分配
本系统实时性要求高，数据传输量大，数据采集节点采集的信息应快速上传到数据处理单元，以便及时处理，数据处理单元将触摸屏上的设置信息实时传递给数据采集单元;数据处理单元处理完采集的信息后，将当前的系统状态及时地在LED显示节点上显示出来，并指挥继电器动作，这些信息交换的示意图如图2所示。
1 引言
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目前，计算机机房的配电系统大都使用不停电系统(UPS)系统，保证了机房的可靠供电。UPS系统下的每一路电流采用自动空气断路器进行过流保护，这种保护是有效的，但这种保护不具备智能，不能设置，不会报警，更没有供电及故障报警信息的纪录，与高可靠性的要求不相符，有进一步改造的必要和需求。我们为计算机机房开发的一套智能配电系统iPDS(Intelligent Power Distribution System)很好的满足了以上要求，具有智能化、人性化两大特点。本系统采用CAN总线进行数据信息的交互传递，很好的满足了系统可靠性、实时性及工程造价等方面的要求。
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2 系统设计WWW※PLCJS_COM－PL＃C－技.术_网(可编※程控※制器技术门户)
2.1 系统结构设计WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
本智能系统对机房内各路电源的电流值、漏电流值、零地电压、自动空气断路器的运行状态等信息进行实时监测、显示。具有实时报警、详细记录等功能，并可以根据用户要求灵活的配置各路监测信息。可以在显示屏上查询机房各路电源的使用情况，尽早发现和消除隐患，实时处理故障情况，进一步提高了系统的可靠性。
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本系统由数据处理单元、数据采集节点、LED显示节点、触摸屏等组成，具体系统结构如图1所示:
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图1 智能配电系统结构图
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整个系统结构复杂，功能完善，触摸屏通过RS-485与数据处理单元相连，数据处理单元、数据采集节点和LED显示节点都挂接在CAN总线上。
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2.2 系统功能设计
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(1) 数据处理单元有两个CPU，单片机AT89C58和P87C591，二者通过双口RAM进行数据的交换，其中AT89C58与触摸屏通过RS-485通讯，处理触摸屏上的显示和设置信息，P87C591处理CAN总线上的交互信息。
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(2) 触摸屏是系统的主界面，用于设置系统的配置信息;显示当前各路的电流、漏电流、零地电压和自动空气断路器的状态等;并可以查看历史报警记录。
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(3) 数据采集节点采集各路模拟量如电流、漏电流、零地电压和开关量如自动空气断路器状态等信息，通过CAN总线传输，以供数据处理单元处理。
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(4) LED显示节点主要是显示当前各路的模拟量和开关量的报警信息，便于用户查看，使系统更加人性化。
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3 CAN总线硬件设计WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
3.1 P87C591简介及硬件设计
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在系统中，采用Philips公司生产的P87C591型单片机，该单片机是一个8位高性能微控制器，具有片内CAN控制器[1,2]，不用外接CAN控制器，大大简化了硬件电路的设计，提高了CAN接口的稳定性。
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P87C591采用了强大的80C51指令集，并成功的包括了Philips半导体SJA1000 CAN控制器的PeliCAN功能。主要有以下功能特点:
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(1) CAN2.0B控制器，支持11位标准和29位扩展标识符，4个可独立配置的验收滤波器，都可“在运行中改变”。
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(2) CAN接口包含5个实现CPU与CAN控制器连接的特殊功能寄存器。对重要CAN寄存器的访问通过快速自动增加的寻址和对特殊功能寄存器的位寻址来实现;
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(3) CAN控制器的发送缓冲区能够保存一个完整的CAN信息帧(标准或扩展帧格式)，只要通过CPU启动发送，信息字节就从发送缓冲区传输到CAN内核模块完成发送。
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(4) 接收一个信息时，CAN内核模块将串行位流转换成并行数据输入到验收滤波器，通过该可编程滤波器，P87C591可以确定实际接收到的信息。
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P87C591连接的CAN节点电路设计上比较简单，所需的外部元件只是一个晶振加两个电容驱动片内震荡器、一个连接到复位脚的电阻、电容。使用片内上电复位电路以及一个收发器将P87C591连接到CAN总线上。
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3.2 CAN总线通讯过程及标识符的分配
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本系统实时性要求高，数据传输量大，数据采集节点采集的信息应快速上传到数据处理单元，以便及时处理，数据处理单元将触摸屏上的设置信息实时传递给数据采集单元;数据处理单元处理完采集的信息后，将当前的系统状态及时地在LED显示节点上显示出来，并指挥继电器动作，这些信息交换的示意图如图2所示。
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