0 导言
传统继电器检测和维护功用多由电磁器材完结，其动作时刻长，维护精度低，已不能分量现代输、配电体系自动化的需求。智能化低压电器在国外获得很大发展，其强壮功用的充沛发挥，有必要依赖于低压配电与操控体系网络化。国外首要低压电器制造商开发的新一代低压产品，其技能特色首要是可通讯，能与现场总线衔接，这种技能给低压电器带来革命性的改动，为此对低压电器提出了可通讯要求。因而，能完结联网通讯、拘押监控的智能化电器越来越成为需求。其首要特征是在智能化的根底上具有根据现场总线的可通讯特色。
本文研讨的电力体系限时速切继电器的维护功用，是选用微处理技能和现场总线技能等规划的可通讯的智能化继电器。在以可通讯的智能化电器体系运用中，现场总线是衔接智能化现场设备和自动化体系的数字式、双向传输和多分支结构的通讯网络。这儿研讨的限时速切继电器，以CAN总线(Controller Area Network)作为一种支撑分布式操控的底层串行通讯网络，完结现场电器与上位机之间的信息传递，具有通讯实时性好、可靠性高、衔接运用便利灵敏等特色，十分契合国内低压电器的发展趋势。
1 根据CAN总线的可通讯智能继电器总体规划
在选用总线衔接微机和微处理器体系构成的现场总线操控体系中，由微处理器体系构成的下位节点都可以独立完结必定功用，还可进行直接的参数设定和显现等，每个下位节点都可经过总线将数据传送给上位PC监控节点或其它相关的节点，使彼此相关的继电维护设备之间具有了数据交流的功用，可以和谐作业。
本文规划的限时速切继电器，在CAN总线上衔接一个上位监控PC节点和3个下位智能电流继电器节点，构建智能继电器的监控维护体系，体系结构暗示如图1所示。
为了增强通讯的可靠性，CAN总线网络的2个端点一般要参加终端匹配电阻，阻值的巨细由传输电缆的特性阻抗所决议。体系规划选用双绞线衔接，特性阻抗为120 Ω，则总线上的2个端点集成120 Ω的终端电阻即可。
2 根据CAN总线的可通讯智能继电器硬件规划
智能继电器节点的硬件组成首要包含：主控单元、测控电路(数据并重和转化、监控存储电路、按键和显现部分、动作信号)、CAN通讯接口和电源等部分组成，如图2所示。
2.1 主操控器
鉴于P87C591强壮的80C51功用和A/D转化及cAN相关特性，关于咱们开发根据CAN总线通讯的智能继电器是十分合适的。因而，体系的主操控器选用功用强壮的P87C591单片机，作为主操控器的首选芯片。不光可以分量数据处理的要求，还可不用外接CAN操控器直接完结CAN通讯功用，很多节省了硬件资源。
2.2 存储监控部分
监控规划包含监控电路规划和软件监控程序规划2部分，硬件监控电路功用首要包含数据维护、上电复位、掉电复位、“看门狗”守时器(选用具有SPI接口的Xicor公司的25043/5系列)和电源监测等部分。
2.3 按键和显现部分
可通讯智能继电器所运用的继电维护体系，关于各个维护的节点的监测都需经过上位操控PC机来完结，采样成本低、接口简略、功耗小的液晶显现模块。操控器的显现部分选用青云公司的LCM061A六位八段模块作为显现输出。运用者只要向LCM送入相应的指令和数据就可完结所需求的显现，模块与CPU衔接简略，运用起来灵敏便利。至于按键，本体系只需4个按键即可完结参数修正和设定，因而可别离与主操控器的I/O口直接相连即可。
2.4 信号部分
电流继电器整个继电器节点作业状况是先用微操控器完结电流的比较、时刻的操控，假如所监测线路中的电流超出设定的电流值，则开端计时并持续比较电流值。若到了设定的时刻发现被并重的电流值依然大于设定值，那么微操控器发出使继电器动作的操控信号。咱们单片机I/O口输出电流为1.6 mA，不能到达继电器动作电流，所以咱们经过7407芯片将驱动电流扩大至40 mA以驱动继电器动作。
2.5 数据并重和转化
由于智能电流继电器所需并重的电流为线路中的电流值，而针对电力体系输、配电线路中经过的高电压和大电流，有必要选用电流互感器。丈量外表选用容量为5 VA，二次侧额定电流为1 A的互感器，将互感器二次侧电流经过采样电阻转化成关于必定比例关系的电压值。
A/D转化选用外接MAXIM公司12位精度高速A/D转化芯片，是由于P87C591内部芯片所带的10位A/D为单极性转化，不能分量交变电流采样双极性的要求。运用MAX197，P87C591以及驱动与阻隔电路构成一个完好的实时测控体系。
选用查询的办法经过P口读取/INT引脚的电平是否为低，假如不为低就持续查询等候，假如为低电平则可读取数据。A/D转化程序放在T0中止程序中进行，每隔1 ms进行一次模仿数据并重和转化，在转化的极大MAX197处于低电流关断状况。
2.6 节点电源
智能节点体系中所需的+5 V直流电源，需将有效值为220 V、频率为50 Hz的交流电经降压、整流和滤波，再经过降压和稳压电路后作为节点的电源。
2.7 通讯部分
集成在P87C591中的CAN操控器SJA1000和CAN高速收发器PCA82C250以及高速光电耦合器6N137构成通讯的首要部分，其间SJA1000是完结CAN总线通讯的中心芯片，与收发器82C250配套运用，组成完好的CAN通讯接口。SJA1000作业形式选用BasicCAN形式，分量数据传输量不大的一般性工控场合，故被本体系选用。单片机对SJA1000进行操控及收发数据均经过对SJA1000的内部寄存器的读写拜访来完结的，操作好像拜访外部RAM。PCA82C250担任与CAN物理层的衔接，接纳和发送数据。为了增强CAN总线节点的抗搅扰才干，P87C591的TXDC和RXDC(即SJA1000的TX和RX)经过高速光耦6N137后与PCA82C250相连，光耦部分电路所选用的两个电源有必要彻底阻隔，这样才干到达阻隔的效果。为了避免PCA82C 250受过流的冲击，CANH和CANL引脚各自经过一个5 Ω的电阻与CAN总线相连。别的，在CANH和CANL与地之间并联2个30pF的小%&&&&&%，以滤除总线上的高频搅扰和防电磁辐射口。
3 上位操控PC机节点软硬件规划
3.1 硬件接口
CAN-232选用ZLGCAN-232转化卡，PC只需经RS 232接口简略衔接即可完结CAN数据通讯，进行CAN信息帧的接纳发送。CAN-232接口卡也可以直接运用到嵌入式体系中，可在不改动已有硬件结构的状况下使嵌人式产品具有CAN通讯接口。RS 232总线接口部分是转化卡板和PC机之间交流数据的桥梁，PC机之间的数据交流是经过MAX232完结的，其将232电平转化成TTL电平。CAN通讯部分完结了CAN物理层和数据链路层协议，板卡中由带CAN操控器的处理器P87C591构成。
3.2 软件规划
可通讯智能继电器节点的首要任务是可以独立完结线路电流的实时监控和维护功用，并且可以运用CAN总线接口与上位操控PC进行双向数字通讯功用。其间数据并重和转化程序在T0中止服务程序中进行，通讯收发在CAN中止子程序中进行。主程序选用循环查询的办法检测有无按键，然后守时处理一些如显现数据更新、通讯待发数据预备和接纳数据处理等。
在智能节点操控体系软件规划中，为了充沛而合理的运用硬件资源并且构建一个明晰的程序构架，把程序大致分为：初始化程序、数据并重和转化程序、监控存储程序、按键和显现程序、CAN通讯程序、数据、核算处理程序以及起全体调度效果的主程序等模块。主程序流程如图3所示。
选用VB对上位软件进行编程，调用CAN232智能CAN接口卡随机供给功用强壮的CAN接口函数库文件(232CAN.h、232CAN.lib、232CAN.dl l)，然后很便利的完结了CAN协议CAN2.0A和CAN2.0B标准PeliCAN的数据通讯。
上位PC节点的监操控程序和下位节点的规划相相似，也运用了模块化的规划办法。可以很便利的在现有的程序根底之上进行改造，经过增加新的模块以到达功用扩展的需求。
上位PC节点的监控软件首要由主界面、历史数据和参数设定界面组成。其间主界面包含了上位节点规划中的首要和功用操作：串口和总线参数的设定、通讯衔接、数据发送、应对信息和作业状况以及监控数据显现等。历史数据界面经过在上位PC节点的Windows操作体系下用Acess软件树立一个数据库，如表1所示的数据为下位节点在必守时刻内运转并重的电流值。在VB中调用两个控件Data和DBGrid将数据库和上位节点的监控界面衔接起来。参数设定界面可对节点的设定电流值和时刻值进行修正，然后点击设定输入按钮即可完结设定参数的发送。
4 结语
本文规划的根据CAN总线可通讯的智能电流继电器，不只可以完结传统含义下电磁式电流继电器、时刻继电器和信号继电器组合在一起才干完结的限时速切功用，还可使现场电器与上位机完结双向通讯功用。经过上位PC机直接对电流和时刻参数进行设定，还可直接从上位机检查继电器并重的线路实时状况参数(如线路电流和继电器动作状况)。不光通讯效率高、抗搅扰性强、传输间隔较远，并且与其他总线比较具有造价低价、完结简易的优势，在低成本自动化范畴将有着广泛的运用远景。
