摘 要：随着时代的迅猛发展，科技水平的不断提高，为了有效监测分布式光伏电力设备，就开发设计出了CAN这一总线设备监测系统。而本文将要阐述的是CAN总线在工控机的利用下对光伏电力设备进行监控的过程以及良好效果。
关键词：CAN总线；分布式光伏电力；监测系统
中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）12-0063-02
1 研究背景
作为能够提高综合性能源利用效率的、发展前景广阔的、供电可靠的以及新型的一种发电形式，分布式光伏发电所提倡的是“就近发电”原则，即满足就近使用、就近并网以及就近转换的要求，其能够有效地将高压输送电能过程中所造成电能损耗的问题解决掉。随着分布式光伏发电的应用日益广泛，如：作为建筑物主要的电能来源被使用，为了使整个的发电系统满足稳定、安全以及经济运行的条件，就必须实时监测各个设备运行的状况，并将相关采集到的数据上传到工控机中，随后在强大的工控机数据分析及处理能力的运行下，对各个设备实际运行的状态有效进行监控和数据收集。
2 合理选择系统通信总线
现代化所使用的CAN总线，有很多传统总线无法比拟的优点，如：较低的通信失败率、较高的通信速率、较多的容纳节点数以及较长的传输距离等。另外，CAN总线所使用的是非破坏性的总线仲裁技术：若是有多个节点同一时段将数据发送给总线，总线会自行作出仲裁行为，因而可以说其具备更加高级、优秀和先进的报文传输能力，可以将总线冲突有效避免掉，而这也是在多节点的通信系统中为何人们更倾向于使用CAN总线的原因。
3 关于CAN总线的涵义
3.1 概 述
CAN总线是点对点或一点对多点的一种串行通信协议，能够有效地对分布式实时进行支持和控制，不仅通信速率较高，而且抗干扰能力极强，在防止总线冲突的状况下，还能将信息实时传输效率提高。
3.2 工作原理
多节点的CAN设备能够同时挂载在CAN总线上，每一个节点之间是相互独立的，节点与节点之间不会产生影响。各节点不仅能够将自己的信息发送，还能够接收到总线的信息。对于单个的CAN节点来讲，无论来自总线的信息是否是发送给它，它都能够接收，并在内部验收寄存屏蔽器的帮助下对信息属性进行分析，判断是都属于接收范畴。若果在同一时段内，有两个或者两个以上的节点发送信息，那么便会有竞争产生，这就意味着总线冲突。这时候CAN的总线会根据位置来仲裁标识符，对于较小的标识符，其具有更高级的优先权，另外的较低级的节点便会自动退出竞争中，直到总线空闲后再将信息发送。若处在同一个CAN的网络控制结构当中，那么CAN的节点标识符是唯一的。
3.3 数据格式
对于CAN总线而言，其使用的是多主串行通信系统，数据信息是以报文的方式从发送器传递到接收器中的，CAN总线对不同的两种数据帧格式进行了规范和定义，其主要的区别就在于两种帧格式之间的标识符有着不同的长度，即扩展帧标识符有29位之多，而标准帧标识符只有11位，而文章主要是在标准帧的运用下进行报文传输（如：图1，主要格式示意图），其主要由五个部分所构成，分别是帧结束区、仲裁区、数据区、控制区以及CRC校验区。
4 关于监测网络结构分析
一个分布式光伏发电系统（如：图2所示）是往往是由CAN总线、工控机以及DSP数据采集等系统构成。其中，工控机能够集中对各个系统设备进行显示和控制，从而实现实时监控的目的。DSP这一数据采集系统能够实时对分布式光伏发电系统中的各个设备相关状态参数进行采集，随后在CAN总线中工控机的作用下进行通信，并能够将工控机执行信息发送到相关的DSP系统控制命令中。
工控机所使用的是UABCAN这一智能化的CAN接口卡，安全支持CAN2.0A/B两个协议，并符合于DIS/ISO11898相关规范的要求，最大的通信速率在1Mbps左右，其不但拥有即插即用、体积小等优势，在支持VB、VC++或者C++Builder等方面均能进行开发设计。DSP这一数据采集系统中所包含的控制器使用的是TI公司所研发的最新浮点型的处理器-TMS320F28335，其最高的工作频率能够达到150MHz左右，处理数据的能力极强。
另外，相较于TI公司的TMS320F2812这一高端芯片而言，前者最明显的一个优势就在于不断增加的浮点处理的单元FPU，并且还能够进行一定的浮点以及定点运算，例如：有限冲响应同快速傅里叶之间的数字滤波，能够将系统处理速度提高到50%左右。包含于其中的eCAN模块能够将完整的一个CAN2.0B的协议提供给CPU，以此将通信时所造成的CPU开销率减小了。此外，自带的12位的ADC模块具备了十六路的转换通道，满足80ns快速转换时段的要求，因而能够被看作是数据采集系统在主控芯片中应用，并且经过大量的资料和研究发现，其能够对分布式光伏发电对于各种设备数据复杂性、实施性以及可靠性进行采集的要求进行满足。
5 总 结
综上所述，CAN总线监控系统的开发是为了对分布式光伏发电这一系统的实际运行状况实时进行监控，并会将监控的情况集中显示在工控机上。CAN系统能够在TMS320F28335的充分利用之下对数据进行处理，由于其自身所具备的数据处理能力极强，因而能够有效地使数据采集和处理的精度得到提高，并且在CAN总线这一通信系统的合理应用下，能够不断地将通信的稳定性、安全性以及实时性提高。
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收稿日期：2018-3-25
作者简介：柯 辉（1978-），女，工程师，本科，主要从事电能计量技术管理工作。
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