基于CAN總線的大型遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)設(shè)計.pdf

1、目前我國正在深山峽谷地區(qū)建設(shè)一批水電站，地質(zhì)地形條件復(fù)雜，邊坡的穩(wěn)定性問題是這些工程項目所面臨的共同技術(shù)難題。安全監(jiān)測是掌握邊坡穩(wěn)定狀況的有效手段。但邊坡監(jiān)測和常規(guī)大壩監(jiān)測相比有其特殊性，實現(xiàn)自動化監(jiān)測存在技術(shù)上需要克服的問題。 本文針對青海拉西瓦水電站大壩右岸高邊坡安全監(jiān)測的需要設(shè)計了一個大型遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。整個系統(tǒng)包含通訊系統(tǒng)、上層軟件和底層測量模塊三個部分。本文重點介紹通訊系統(tǒng)和上層管理軟件的相關(guān)內(nèi)容。 考慮到拉

2、西瓦水電站高邊坡安全樞紐監(jiān)測系統(tǒng)的特殊性：測點多、儀器設(shè)備多，而且測量設(shè)備之間距離差異較大，距離主控制室較遠(yuǎn)(長達(dá)5Km)。因此，本文選擇CAN總線作為通信系統(tǒng)報文協(xié)議的載體，主要實現(xiàn)兩方面的功能：一方面將上層用戶的命令傳送給底層測量模塊；另一方面將底層測量模塊采集到的傳感器數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤的傳送給上層管理軟件，供上層用戶分析和處理。 針對通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模塊的設(shè)計，本文將介紹模塊的硬件和軟件設(shè)計。硬件設(shè)計方面，本文選取C8051F04

3、0微控制器作為通信系統(tǒng)的控制核心，還選取了一些新型高速、功能強(qiáng)大的外圍芯片，使硬件設(shè)計更為合理、簡單和可靠。由于拉西瓦水電站邊坡監(jiān)測系統(tǒng)覆蓋面大(10Km×10Km)，為了提高通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的抗干擾性并保證適當(dāng)高的通信速率，需要在網(wǎng)絡(luò)中加中繼器。本文首次在通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中采用基于SPI的雙MCU的CAN網(wǎng)絡(luò)中繼器模塊，以實現(xiàn)對通信鏈路中的信號放大，并對數(shù)據(jù)報文進(jìn)行路由和轉(zhuǎn)發(fā)。此方法在國內(nèi)尚處在試驗階段，但其意義卻顯得非常重要。軟件設(shè)計方面，

4、根據(jù)CAN2.0A、CAN2.0B和SPI的協(xié)議規(guī)范，充分利用報文的幀格式，設(shè)計合理的通信協(xié)議，完成了主機(jī)節(jié)點、中繼器和底層通訊節(jié)點的通訊軟件設(shè)計。上層管理軟件方面，本文介紹了串口通訊的相關(guān)內(nèi)容。 另外，通過對遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)等效電路的分析，搭建模擬遠(yuǎn)程電路，并對所設(shè)計的系統(tǒng)進(jìn)行測試實驗，沒有發(fā)現(xiàn)丟包情況，并且76ms成功發(fā)送接收一次數(shù)據(jù)，如果加上中繼器138ms成功發(fā)送接收一次數(shù)據(jù)，．驗證了通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模塊具有良好的穩(wěn)定性和實時性，已