基于CAN总线的负荷监控系统的设计与开发

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1、http://www.elecfans.com电子发烧友http://bbs.elecfans.com电子技术论坛基于CAN总线的负荷监控系统的设计与开发StudyoftheLoadsupervisionSystemBasedonCAN-bus(上海电机学院电气学院)韩强杨志和HANQIANGYANGZhI-HE摘要:以校园学生宿舍负荷监控系统的设计为例，介绍了基于CAN总线的负荷监控系统的原理、网络组成，并对网络智能节点的软硬件设计进行了详细的阐述，只要稍加改动还可应用到其它领域和场合。关键词:CAN总线负荷监控智能节点Java中图分类号：TP273文献标识码：AAbstract：Thr

2、oughtheloadsupervisiondesignofthestudent’sdormitoryincampus，theprincipleandthenetworkconstructionoftheloadsupervisionsystembasedonCAN-buswaspresented，andthesoftwareandhandwaredesignsofthenetintelligentnodearedescribedindetail.AslongasthatisalittlechangeCanbeappliedtootherareasandoccasions.Keywords

3、:CAN-bus，LoadSupervision，IntelligentNode，Java1引言在很多场合都要对负荷进行监控，特别是在能源高度紧张的今天更是如此，对负荷进行监控也是及时发现故障隐患、有效防止火灾的有效途径。传统的负荷监控系统自动化水平都很低，一般是通过人员值班对不同配电线路进行负荷观察、记录等，不仅工作量大，而且人为因素影响很多，采集的数据还要进行分析处理，浪费了大量的人力、物力和财力。近几年来随着计算机科学的飞速发展，智能仪表的出现，传统的负荷监控方式得到了很大的改观，负荷的记录可以通过智能仪表来完成，实现无人值班。这个系统虽然已经将人员从繁重的工作中解放出来，但还不够先

4、进。随着网络技术的发展，人们要求通过网络能随时观察到整个系统的负荷状态，而且不受时间、空间的限制。这里以学生宿舍的智能负荷监控系统为例说明该系统的原理、组成、软硬件设计方法。还可以举一反三将该系统应用到其他场合。2系统组成为了增强系统的抗干扰能力和简化施工的难度，本系统采用基于CAN总线的网络监视和控制系统。利用CAN总线网络实现对现场数据的实时采集、传输和控制，通过上位机接入校园网，在校园网上设置负荷监控子模块，对采集来的数据进行汇总、处理、记录，还可以生成各种分析报表，必要时还可以对某路负荷进行控制，及时切断有隐患的负荷。系统组成如图1所示。任意监控电脑负荷监控服务器INTERNECA

5、N-bus网关终端电阻CAN-bus带CAN总线功带CAN总线功带CAN总线功能能的采样节点1的采样节点2......能的采样节点N图1负荷监控系统结构框图http://www.elecfans.com电子发烧友http://bbs.elecfans.com电子技术论坛3CAN总线简介CAN(cantrollerareanetwork)即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一，是一种有效支持分布式控制和实时控制的多主方式的串行通信总线。它采用开放系统互连模型ISO/OSI七层框架中的物理层和数据链路层，具有优越的特性和较高的可靠性。网络上任意节点均可主动向其它节点发送信息；网络节点

6、可按系统实时性的要求分成不同的优先级，一旦发生总线冲突，可减少总线仲裁时间，实现非破坏性优先权仲裁。CAN总线采用短帧结构，每一帧为8个字节，并采用了位填充、数据块编码、CRC检验等功能，数据出错率较低。CAN总线的直接通信距离最大可达10km(此时速率小于5kbps)，最高通信速率可达1Mbps(此时最长为40m)。传输介质可以是双绞线，同轴电缆或光导纤维。在智能监控系统中，CAN总线的高可靠性、较远的通信距离和较高的性价比，是设计中首先考虑的。4硬件电路的设计4.1带CAN总线功能的智能采样节点框图电源数码显示开关总线触发控负荷模块制器开关负载信号转换器负荷图2智能采样节点框图现在的学

7、生宿舍大都是标准化公寓，从配电房向每一个房间单独配有供电线路和负荷开关。为了能对每一个房间进行负荷监视和控制，智能芯片（AT89C52）通过触发模块能控制负荷开关切断和接通负载（如小的接触器或可控硅等）；CAN控制器由Philips公司的SJA1000芯片和PCA82C250芯片构成，SJA1000芯片与AT89C52有良好的对应接口，可以方便的实现对接，能完成CAN总线通讯协议所要求的所有功能，PCA82C250芯片是