导言
本文为计算机机房开发的智能配电体系iPDS(Intelligent Power Distribution System)很好地满意了以上要求,具有智能化和人性化两大特色。本体系选用CAN总线进行数据的交互传递,很好地满意了体系牢靠性、实时性及本钱方面的要求。
体系规划
本智能体系对机房内各路电源的电流、漏电流、零地电压、主动空气断路器的作业状况等信息进行实时监测、显现,具有实时报警、详细记载等功用,并能够依据用户要求灵敏地装备各路监测信息。能够在显现屏上查询机房各路电源的运用状况,尽早发现和消除隐患,实时处理毛病,进一步提高了体系的牢靠性。
本体系由数据处理单元、数据收集节点、LED显现节点、触摸屏等组成,详细体系结构如图1所示。
图1 智能配电体系结构图
整个体系结构杂乱,功用完善,触摸屏经过RS-485与数据处理单元相连,数据处理单元、数据收集节点和LED显现节点都挂接在CAN总线上,各组成部分供给不同的功用：
1. 数据处理单元有两个CPU,单片机AT89C58和P87C591,二者经过双口RAM进行数据交换,其间AT89C58与触摸屏经过RS-485通讯,处理触摸屏上的显现和设置信息,P87C591处理CAN总线上的交互信息。
2. 触摸屏是体系的主界面,用于设置体系的装备信息,显现当时各路的电流、漏电流、零地电压和主动空气断路器的状况等,并能够检查前史报警记载。
3. 数据收集节点收集各路模拟量和开关量信息,经过CAN总线传输,以供数据处理单元处理。
4. LED显现节点首要显现当时各路的模拟量和开关量的报警信息,便于用户检查,使体系愈加人性化。
CAN总线硬件规划
P87C591简介
在体系中,选用Philips公司出产的P87C591单片机,该单片机是一个8位高性能微操控器,具有片内CAN操控器,大大简化了硬件电路的规划,提高了CAN接口的稳定性。
P87C591选用了强壮的80C51指令集,并集成了SJA1000 CAN操控器的PeliCAN功用。
P87C591衔接的CAN节点电路规划比较简略,所需的外部元件仅仅一个晶振加两个电容驱动片内震动器、一个衔接到复位脚的电阻、%&&&&&%。运用片内上电复位电路以及一个收发器将P87C591衔接到CAN总线上。
CAN总线通讯进程及标识符的分配
本体系对实时性要求高,数据传输量大,数据收集节点收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收集单元;数据处理单元处理完收集的信息后,将当时的体系状况及时地在LED显现节点上显现出来,并指挥继电器动作。
整个CAN总线体系选用CAN2.0B通讯协议,选用规范帧格局、11位标识符来区别CAN总线上的节点。数据处理单元是CAN总线上最重要的节点,操控整个总线上数据的传输和处理,优先级最高,其次是数据收集节点,它是数据的来历,实时收集传递数据,再次是LED显现节点。
考虑到体系的扩展问题,预留了一部分标识符,依据用户要求能够添加、削减数据收集节点和LED显现节点,而不影响体系的优先级规划。
CAN总线软件规划
数据处理单元是CAN总线上优先级最高的节点,操控着整个总线上的数据传输流程,其软件规划首要包含两大部分,即通讯网络的应用层协议和功用完结的流程和编码。
软件功用分析及体系初始化规划
P87C591首要完结数据的处理与传输,经过CAN总线接纳数据收集节点收集来的各路模拟量和开关量信息,收拾后按协议存储到双口RAM中,并依据处理结果给LED显现节点发送信息。主程序查询双口RAM中数据收集节点的设置信息,实时地传送信息给数据收集节点,并向其发送长途帧,恳求模拟量和开关量信息的传送,这样防止了多个数据收集节点一起上传收集的信息,有效地防止了接纳溢出和数据丢掉,接纳到收集的各路信息后,处理并存储到双口RAM中、发送给LED节点。
在程序规划中,初始化程序是体系规划作业中极为重要的部分,它是体系能否正常作业的条件。因而,初始化规划是一个要点,在体系初始化进程中要进行双口RAM的初始化,翻开看门狗,设置中止优先级,初始化CAN操控器和I/O口,翻开总中止等操作,以确保体系正常稳定地作业。
CAN通讯程序规划
CAN通讯软件首要由以下几部分组成：初始化、接纳处理、发送处理、中止处理及过错处理。本文要点介绍初始化、发送、接纳处理子程序及过错处理。
初始化子程序
CAN操控器的初始化包含操作形式、检验滤波器、总线守时及中止的设置等。检验滤波器的设置决议了本节点所接纳的信息的格局。守时器用来设置CAN总线上数据传输的波特率,总线上各节点的波特率有必要共同,不然就会导致数据传输过错。
发送程序
发送子程序担任节点报文的发送。发送时用户只需将待发送的数据按特定格局组合成一帧报文,送入CAN操控器的发送缓存区中,然后发动发送指令即可。信息从CAN操控器发送到CAN总线是由CAN操控器主动完结的。本体系选用查询的方法发送。
接纳程序
接纳子程序担任节点报文的接纳以及其它状况的处理,诸如对总线封闭、过错报警、接纳溢出等状况进行处理。信息从CAN总线到CAN缓冲区是由CAN操控器主动完结的。接纳程序只需从接纳缓冲区读取要接纳的信息即可。考虑到实时性的要求,选用了如图2所示的中止方法。
图2 中止接纳流程图
过错处理
在CAN初始化中,翻开了过错报警中止使能和总线过错中止使能,当过错计数器(发送过错计数器和接纳过错计数器中的任何一个)计数值超越96时,阐明总线被严峻搅扰,发生过错报警中止;当发送过错计数器值超越255时,节点进入总线封闭状况,CAN操控器将设置复位形式位为1(当时)并发生一个过错报警和总线过错中止。
过错报警中止处理是清零一切过错计数器的值,保持CAN的作业,但这样做存在局限性：清零过错计数器仅仅将过错计数器简略的清零,不能从根本上消除过错来历;因为过错报警中止发生的条件为过错计数器的值超越96,而总线封闭中止发生的条件为发送过错计数器的值超越255,因而,发送过错计数器引起的过错报警中止能够屏蔽掉总线过错中止。体系或许因为总呼应过错报警中止导致体系不能发生总线封闭,使CAN总线一向处于不稳定状况。
为了防止这种状况,只翻开总线过错中止使能,这样,在总线发生严峻过错的状况下,可立刻发生总线过错中止,使过错得到及时处理。总线过错中止的处理是复位该节点,从头初始化CAN操控器,这样能够消除过错,给节点一个很好的初态。因为CAN总线两条传输线之间的误触摸,也易形成CAN总线封闭,使节点无法作业,在主程序中查询状况寄存器中当时CAN总线状况,及时复位该节点,使节点正常作业。
一起,为了更便利直观地检查CAN总线的作业状况,规划了一个指示灯,当总线正常地收发信息时,指示灯闪耀,一旦CAN总线封闭,节点不参加总线活动,指示灯不再闪耀(此刻指示灯长亮或长灭),当总线过错不能经过复位该节点处理时,能够经过检查指示灯的状况(长亮或长灭),及时地对不作业的节点进行修补保护。
结语
运用CAN总线技能构建智能配电体系,提高了体系的稳定性和实时性,体系价格低廉,装置保护简略,具有杰出的晋级、扩展才能。该体系现已成功地装配到经贸、股票交易职业的机房中,作业牢靠,完结了规划方针。
参考文献
1 饶运涛.现场总线CAN原理与应用技能[M].北京：北京航空航天大学出版社,2003.20～166
2 Philips Semiconductors, P8xC591, Single-chip 8-bit microcontroller with CAN controller, DATA SHEET, 2000
