摘 要：隨著時代的迅猛發(fā)展，科技水平的不斷提高，為了有效監(jiān)測分布式光伏電力設備，就開發(fā)設計出了CAN這一總線設備監(jiān)測系統(tǒng)。而本文將要闡述的是CAN總線在工控機的利用下對光伏電力設備進行監(jiān)控的過程以及良好效果。

關鍵詞：CAN總線；分布式光伏電力；監(jiān)測系統(tǒng)

中圖分類號：TM615 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）12-0063-02

1 研究背景

作為能夠提高綜合性能源利用效率的、發(fā)展前景廣闊的、供電可靠的以及新型的一種發(fā)電形式，分布式光伏發(fā)電所提倡的是“就近發(fā)電”原則，即滿足就近使用、就近并網以及就近轉換的要求，其能夠有效地將高壓輸送電能過程中所造成電能損耗的問題解決掉。隨著分布式光伏發(fā)電的應用日益廣泛，如：作為建筑物主要的電能來源被使用，為了使整個的發(fā)電系統(tǒng)滿足穩(wěn)定、安全以及經濟運行的條件，就必須實時監(jiān)測各個設備運行的狀況，并將相關采集到的數據上傳到工控機中，隨后在強大的工控機數據分析及處理能力的運行下，對各個設備實際運行的狀態(tài)有效進行監(jiān)控和數據收集。

2 合理選擇系統(tǒng)通信總線

現代化所使用的CAN總線，有很多傳統(tǒng)總線無法比擬的優(yōu)點，如：較低的通信失敗率、較高的通信速率、較多的容納節(jié)點數以及較長的傳輸距離等。另外，CAN總線所使用的是非破壞性的總線仲裁技術：若是有多個節(jié)點同一時段將數據發(fā)送給總線，總線會自行作出仲裁行為，因而可以說其具備更加高級、優(yōu)秀和先進的報文傳輸能力，可以將總線沖突有效避免掉，而這也是在多節(jié)點的通信系統(tǒng)中為何人們更傾向于使用CAN總線的原因。

3 關于CAN總線的涵義

3.1 概 述

CAN總線是點對點或一點對多點的一種串行通信協(xié)議，能夠有效地對分布式實時進行支持和控制，不僅通信速率較高，而且抗干擾能力極強，在防止總線沖突的狀況下，還能將信息實時傳輸效率提高。

3.2 工作原理

多節(jié)點的CAN設備能夠同時掛載在CAN總線上，每一個節(jié)點之間是相互獨立的，節(jié)點與節(jié)點之間不會產生影響。各節(jié)點不僅能夠將自己的信息發(fā)送，還能夠接收到總線的信息。對于單個的CAN節(jié)點來講，無論來自總線的信息是否是發(fā)送給它，它都能夠接收，并在內部驗收寄存屏蔽器的幫助下對信息屬性進行分析，判斷是都屬于接收范疇。若果在同一時段內，有兩個或者兩個以上的節(jié)點發(fā)送信息，那么便會有競爭產生，這就意味著總線沖突。這時候CAN的總線會根據位置來仲裁標識符，對于較小的標識符，其具有更高級的優(yōu)先權，另外的較低級的節(jié)點便會自動退出競爭中，直到總線空閑后再將信息發(fā)送。若處在同一個CAN的網絡控制結構當中，那么CAN的節(jié)點標識符是唯一的。

3.3 數據格式

對于CAN總線而言，其使用的是多主串行通信系統(tǒng)，數據信息是以報文的方式從發(fā)送器傳遞到接收器中的，CAN總線對不同的兩種數據幀格式進行了規(guī)范和定義，其主要的區(qū)別就在于兩種幀格式之間的標識符有著不同的長度，即擴展幀標識符有29位之多，而標準幀標識符只有11位，而文章主要是在標準幀的運用下進行報文傳輸（如：圖1，主要格式示意圖），其主要由五個部分所構成，分別是幀結束區(qū)、仲裁區(qū)、數據區(qū)、控制區(qū)以及CRC校驗區(qū)。

4 關于監(jiān)測網絡結構分析

一個分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)（如：圖2所示）是往往是由CAN總線、工控機以及DSP數據采集等系統(tǒng)構成。其中，工控機能夠集中對各個系統(tǒng)設備進行顯示和控制，從而實現實時監(jiān)控的目的。DSP這一數據采集系統(tǒng)能夠實時對分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中的各個設備相關狀態(tài)參數進行采集，隨后在CAN總線中工控機的作用下進行通信，并能夠將工控機執(zhí)行信息發(fā)送到相關的DSP系統(tǒng)控制命令中。

工控機所使用的是UABCAN這一智能化的CAN接口卡，安全支持CAN2.0A/B兩個協(xié)議，并符合于DIS/ISO11898相關規(guī)范的要求，最大的通信速率在1Mbps左右，其不但擁有即插即用、體積小等優(yōu)勢，在支持VB、VC++或者C++Builder等方面均能進行開發(fā)設計。DSP這一數據采集系統(tǒng)中所包含的控制器使用的是TI公司所研發(fā)的最新浮點型的處理器-TMS320F28335，其最高的工作頻率能夠達到150MHz左右，處理數據的能力極強。

另外，相較于TI公司的TMS320F2812這一高端芯片而言，前者最明顯的一個優(yōu)勢就在于不斷增加的浮點處理的單元FPU，并且還能夠進行一定的浮點以及定點運算，例如：有限沖響應同快速傅里葉之間的數字濾波，能夠將系統(tǒng)處理速度提高到50%左右。包含于其中的eCAN模塊能夠將完整的一個CAN2.0B的協(xié)議提供給CPU，以此將通信時所造成的CPU開銷率減小了。此外，自帶的12位的ADC模塊具備了十六路的轉換通道，滿足80ns快速轉換時段的要求，因而能夠被看作是數據采集系統(tǒng)在主控芯片中應用，并且經過大量的資料和研究發(fā)現，其能夠對分布式光伏發(fā)電對于各種設備數據復雜性、實施性以及可靠性進行采集的要求進行滿足。

5 總 結

綜上所述，CAN總線監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)是為了對分布式光伏發(fā)電這一系統(tǒng)的實際運行狀況實時進行監(jiān)控，并會將監(jiān)控的情況集中顯示在工控機上。CAN系統(tǒng)能夠在TMS320F28335的充分利用之下對數據進行處理，由于其自身所具備的數據處理能力極強，因而能夠有效地使數據采集和處理的精度得到提高，并且在CAN總線這一通信系統(tǒng)的合理應用下，能夠不斷地將通信的穩(wěn)定性、安全性以及實時性提高。

參考文獻

[1]《電力系統(tǒng)自動化》2015年索引（第39卷 第1～24期）[J].電力系統(tǒng)自動化，2015，24：1～69.

[2]余運俊，張燕飛，萬曉鳳，鄭博福，楊曉輝.基于CAN總線的分布式光伏電力設備監(jiān)測系統(tǒng)[J].電源技術，2016，07：1450～1453.

[3]《電力系統(tǒng)自動化》2014年索引（第38卷第1～24期）[J].電力系統(tǒng)自動化，2014，24：1～57.

[4]陽小燕，劉義倫，周國榮.基于CAN總線的煤礦安全分布式監(jiān)控系統(tǒng)[J].微計算機信息，2007，19：109～111.

[5]楊獎利，毛昭元.智能電網發(fā)展現狀及設備研發(fā)方向需求分析[J].電器工業(yè)，2012（11）：167～1691.

收稿日期：2018-3-25

作者簡介：柯 輝（1978-），女，工程師，本科，主要從事電能計量技術管理工作。