ＳＣＡＤＡ系統中ＣＡＮ總線節點機的設計

摘要：給出SCADA系統中CAN總線節點機的硬件、軟件設計。

關鍵詞：SCADA系統；RTU；CAN總線節點機；DSP

引言

SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)數據采集與監視控制系統是以微型計算機為核心，綜合利用計算機技術、通信技術、控制技術等技術以完成遙控、遙測、遙信、遙調的一種控制系統，在電氣化鐵道上也稱為遠動系統。

一個SCADA系統可分為三大部分：調度端，通道，多個遠方終端單元(RTU)。其中RTU接受調度端的命令去控制現場的各個被控對象和對現場被控對象進行數據監測并將數據送往調度端。

目前現場總線控制技術得到廣泛的重視，而CAN總線技術以其高速、可靠、價廉以及簡單應用在現場控制系統中更是得到廣泛應用。我們在開發電氣化鐵道SCADA系統時，在RTU子系統中采用基于CAN總線的分布式控制系統。圖1是基于CAN總線RTU子系統的體系結構圖。工控機作為RTU子系統的主控機，由插在ISA槽中的CAN卡和下位CAN節點機進行通信，下位CAN節點機可以分布在現場。

硬件設計

圖2是RTU的交流采樣(遙測)cAN總線節點機框圖。CAN節點機以TI公司的TMS320F240 DSP為處理器，ADC芯片采用14位的MAXl25，CAN協議控制器采用SJAl000，雙CAN口。

信號調理電路

在電力系統交流采樣中，上萬伏的電壓和幾百安的電流先經一級電力互感器變換成100V的交流電壓和5A的交流電流。這樣交流采樣節點機的輸入量是100V的交流電壓和5A的交流電流，不能直接進行A／D轉換，因而在測量時還要引入一級互感器，利用互感器將電網的二次高壓和大電流變換成0到5V或一5V到+5V的電壓送入A／D轉換器，具體電路見圖3。

圖中畫出了電流和電壓互感器電路，電壓互感器的原邊100V(有效值)電壓轉換成2mA電流輸入，副邊輸出2mA電流經精密運放OP07轉換成-3．5V至+3．5V的電壓量(幅值范圍為一5V至+5V)。……