基于無線的CAN總線在線故障診斷系統(tǒng)

萬毅

摘要：縱觀電力系統(tǒng)，通信電纜為現(xiàn)在綜自變電站必備，在承擔(dān)電力數(shù)據(jù)傳輸中扮演著重要的“橋梁、隧道”角色。但在通信線纜的實(shí)際運(yùn)維過程中，由于受其運(yùn)行環(huán)境的影響，通信線纜無法避免的會(huì)遇到各種故障情況（斷線、外力破壞、小動(dòng)物撕咬等等）導(dǎo)致通訊中斷，如通訊中斷故障不能及時(shí)恢復(fù)，將給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來較大隱患。通訊線纜故障排查往往費(fèi)時(shí)費(fèi)力，排除遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)的問題、測(cè)控裝置的問題、后臺(tái)的問題等等；由于目前我們的通信線纜都是所有裝置串聯(lián)，需要單一的脫開查找，變電站通訊中斷，由于沒有直觀的表現(xiàn)，查找非常困難，查找到故障點(diǎn)，全憑經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)氣，有時(shí)候一天甚至幾天都查不出原因，甚至請(qǐng)教局專業(yè)車間也無可避免的有這樣的問題。耗時(shí)耗力，而且出現(xiàn)通訊中斷，需要集控人員到變電站值守直至故障恢復(fù)，浪費(fèi)人力物力。

【關(guān)鍵詞】通信電纜 電網(wǎng)安全 CAN網(wǎng)絡(luò)

1 概述

CAN是Control Area Network的縮寫，該項(xiàng)技術(shù)最早由德國(guó)BOSCH公司推出，用于汽車內(nèi)部測(cè)量與執(zhí)行部件之問的數(shù)據(jù)通信。其總線規(guī)范現(xiàn)己被ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織制訂為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。由于得到Motorola、Intel、Philip、Siemens，NEC等公司的支持，它廣泛應(yīng)用在離散控制領(lǐng)域。CAN通信介質(zhì)可以是雙絞線、光導(dǎo)纖維、同軸電纜，作為一種串行多主站控制器局域網(wǎng)總線，他的通訊可靠性、網(wǎng)絡(luò)安全性、實(shí)時(shí)性都非常高，成本也低廉。

CAN屬于總線式串行通信網(wǎng)絡(luò)，由于采用了許多新技術(shù)以及獨(dú)特的設(shè)計(jì)，與一般的通信總線相比，CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出性能、可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性，以及良好的故障珍斷和糾錯(cuò)能力。

自CAN總線問世以來，為滿足CAN總線協(xié)議的多種應(yīng)用需要，相繼出現(xiàn)了幾種高層協(xié)議。目前大多數(shù)基于CAN總線的網(wǎng)絡(luò)都采用CAN總線的高層協(xié)議。CAN open、DeviceNet和SDS是通常采用的高層協(xié)議，適用于任何類型的工業(yè)控制局域網(wǎng)應(yīng)照?qǐng)龊希鳦AL則應(yīng)用于基于標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用層通訊協(xié)議的優(yōu)化控制場(chǎng)合，SAEJ1939則應(yīng)用于卡車和重型汽車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。

過程中擬解決問題主要有：

（1）讓電力通信線纜得到多點(diǎn)分布式監(jiān)測(cè)，通過直觀顯示，可以清晰知道具體問題在哪一個(gè)點(diǎn)上：

（2）縮短自動(dòng)化維護(hù)人員對(duì)故障的查找時(shí)問和對(duì)問題的判斷；

（3）減輕集控人員壓力，避免到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行職守，浪費(fèi)資源。其中主要研究的內(nèi)容是CAN網(wǎng)線纜監(jiān)測(cè)裝置初步設(shè)計(jì)以及監(jiān)測(cè)裝置的相關(guān)研究。

2 設(shè)計(jì)思路

考慮CAN總線故障診斷的方便性和可靠性，設(shè)計(jì)基于無線的總線診斷系統(tǒng)，如圖1所示，系統(tǒng)由一個(gè)主站，多個(gè)分站組成，主站作為診斷控制臺(tái)，通過工業(yè)433MHz頻段與各個(gè)檢測(cè)分站通信，協(xié)同完成CAN總線的故障分析。

3 主站設(shè)計(jì)方案

主站使用7寸觸摸屏液晶，根據(jù)節(jié)點(diǎn)數(shù)量，主站可顯示己連接的從節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，實(shí)時(shí)獲取從節(jié)點(diǎn)的診斷數(shù)據(jù)，也可根據(jù)預(yù)設(shè)的診斷策略，對(duì)CAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行故障診斷。如圖2所示。

4 主站設(shè)計(jì)方案

從站是直接與CAN網(wǎng)絡(luò)接觸的節(jié)點(diǎn)，有兩種故障檢測(cè)策略，通過繼電器與CAN總線連接。第一種策略是總線監(jiān)聽方案，通過對(duì)總線數(shù)據(jù)的監(jiān)聽，判斷總線的基本故障；第二種策略是總線掃描方式，根據(jù)主站的檢測(cè)策略，從站在總線上發(fā)送掃描信號(hào)，主站根據(jù)各個(gè)從節(jié)點(diǎn)對(duì)掃描信號(hào)的響應(yīng)，對(duì)總線故障進(jìn)行深一步的診斷分析，可以詳細(xì)定位故障。如圖3所示。

5 結(jié)論

經(jīng)過半年多不斷的開發(fā)研究測(cè)試，目前己成功制作出1臺(tái)主站監(jiān)測(cè)設(shè)備，4臺(tái)無線從站設(shè)備。各項(xiàng)測(cè)試數(shù)據(jù)合格，將引起電力系統(tǒng)通訊電纜故障監(jiān)測(cè)質(zhì)的變化，從以前的故障全部中斷，難以查找故障，到現(xiàn)在的直觀方便的顯示故障位置，方便維護(hù)人員查找，可以說又邁進(jìn)了很大一步，我們將在一個(gè)變電站實(shí)驗(yàn)，將來，我們會(huì)繼續(xù)深入，將會(huì)融入所有變電站支持的波段，達(dá)到全兼容，之后還將考慮加入485線纜等的監(jiān)測(cè)，達(dá)到一臺(tái)設(shè)備兼容支持所有變電站的目標(biāo)。目前測(cè)試成果良好，目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，我們將為后續(xù)的持續(xù)改進(jìn)繼續(xù)努力。如圖4所示。endprint