某特供電源的控制系統研究*

謝君紅 劉大明 靖軍紅

(海軍工程大學電氣與信息工程學院1) 武漢 430033)(91445部隊2) 大連 116043)

某特供電源的控制系統研究*

謝君紅1)劉大明1)靖軍紅2)

(海軍工程大學電氣與信息工程學院1)武漢 430033)(91445部隊2)大連 116043)

科學高效的內部通信網絡是現代電源設備電控技術的關鍵因素之一,特供電源采用可靠性高、靈活性強的CAN總線進行實時控制,現場較好的抗干擾性和設備分系統的運行參數共享是該控制系統的主要特點。介紹了基于CAN總線技術的控制系統設計方案,并為該特供電源的工程實施提供了重要的依據。

CAN總線;特供電源;控制系統

Class NumberTJ81+0.376

1 引言

緊貼現實所用是科技發展的一個重要方向,提高特供電源設備的通信管理功能是優化系統設計的關鍵因素。作為一種總線型拓撲網絡,CAN既是一個開放的通信網絡,又是一個全分布控制系統。CAN總線與一般串行通信總線(RS-232、485)相比,其數據可靠性高,實時性強,運用靈活。為滿足特供電源設備控制系統設計需要,采用CAN總線技術來實現[1]。

2 系統總體情況

根據整個特供電源設備的系統總體設計要求,電源控制系統應該實現以下功能:1)電源模塊實時選擇;2)電源模塊輸出控制;3)電源模塊實時監控;4)特殊故障狀態應急處理。

通過觸摸屏PC機來實現對整個電源系統的控制,系統組成如圖1所示,整個控制系統由PC機、CAN適配卡和各模塊控制節點組成。PC機通過CAN適配卡實現對各個電源模塊的控制。

主要原理是:將PC機發送的數據和控制命令傳輸到CAN總線上,對相應節點進行控制,各個節點是控制命令的實施者,各種控制功能均通過節點來實現。各節點接受適配卡發送來的各種控制命令,據此進行相應的操作,并將各種控制狀態量發送回PC機,PC機則通過相應的判斷,然后進行各種控制,這樣就形成了一個完整的控制網絡。

圖1 控制系統總體結構圖

3 系統的軟件設計

該系統完全支持CAN2.0B協議,CAN的數據幀由幀起始、仲裁域、控制域、數據域、校驗域、應答域和幀結束組成[2]。CAN信息幀的標準幀格式如圖2所示。

圖2 CAN標準幀格式

在系統中,主節點給從節點發送運行定值以及起停信號,并且會定時查詢各從節點分系統的運行狀況以對其狀態進行相應的調整,具體通信過程分為兩類:

1)主節點向從節點傳送操作命令及定值,主節點發送的是數據幀。主節點發送完數據幀后,若從節點收到該數據幀則向主節點發送確認幀,該數據幀發送結束。若發送失敗,主節點在等待一段時間后未接收到確認幀,則自動重發該數據幀;

表1 控制系統節點分析

2)主節點對從節點的運行狀態及各種記錄定值進行查詢,主節點發送的是遠程幀。遠程幀中只包含有數據類型而沒有數據內容,從節點接到遠程幀后,根據主節點要求的數據類型向主節點傳送數據。同時等待主節點的確認幀。若未接收到確認幀則定時重發[3]。

該系統的節點分析如表1所示。

控制系統運行遵循圖3所示的通用流程。其中,控制器初始化過程基本上是在復位模式下進行的,主要的配置步驟是:設置時鐘分頻寄存器、選擇工作模式、設置驗收代碼和驗收屏蔽寄存器、配置驗收過濾器、設置總線定時器、配置波特率、設置輸出控制寄存器、配置輸出驅動、設置中斷使能寄存器開啟需要的中斷[4]。發送和接收數據過程如圖4和圖5所示。

4 結語

CAN總線作為一種可靠的計算機網絡總線已經在現實生活中得到廣泛應用,使得計算機控制單元能夠通過CAN總線共享所有的信息和資源,達到簡化布線、減少器件數量、避免控制功能重復、提高系統可靠性和可維護性、降低成本、更好地匹配和協調各個控制系統的目的。本文所研究的基于CAN總線的某特供電源設備控制系統方案,能夠實現節約能源,優化系統設計,并且技術相對比較成熟,具有高度靈活性、簡單的擴展性、優良的抗干擾性和處理錯誤能力,對于提高特供電源設備的操作穩定性和安全性都有重要意義。

[1]陳育良,吳忠德,汪定國.基于CAN總線電源控制系統設計[J].海軍航空工程學院學報,2006,1(23):137～138

[2]張曉軍,解大,蘇建設,等.基于 CAN總線的嵌入式控制系統[J].電網技術,2002,9(26):33～36

[3]支彬安,雷彬,李治源.基于CAN總線的脈沖電源控制與測試系統研究[J].電子測量技術,2007,8(30):167～169

[4]林云.基于CAN通信的電源監控系統的設計[J].微計算機信息,2009,1-2(25):55～56

[5]Pinho LM,Vasques F.Reliable Real-tine Communication in CAN Networks IEEE T ransactions on Computers,2003,52(12):1596～1598

Study on Control System of one Special Power Supply

Xie Junhong1)Liu Daming1)Jing Junhong2)
(College of Electric and Information Engineering,Naval University of Engineering1),Wuhan 430033)(No.91445 Troops of PLA2),Dalian 116043)

Scientitic and highly efficient in-house communication network is one of the key factors of eclectic control technique of modern power equipment,CAN bus is adopted by the power supply to real-time control the system,which is reliable and flexible.The main characteristic is that anti-inteference is good and operational parameters of subsystem of power equipment are shared.The design method of control system based on CAN bus technique is introduced in this paper,and important reference is supplied for starting project of the power supply.

CAN bus,special power,control system

TJ81+0.376

2010年8月11日,

2010年9月20日

謝君紅,女,博士研究生,研究方向:電磁環境與防護技術。劉大明,男,博士生導師,研究方向:電磁環境與防護技術。