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

1、目前我國(guó)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(wèn)題是這些工程項(xiàng)目所面臨的共同技術(shù)難題。安全監(jiān)測(cè)是掌握邊坡穩(wěn)定狀況的有效手段。但邊坡監(jiān)測(cè)和常規(guī)大壩監(jiān)測(cè)相比有其特殊性，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)存在技術(shù)上需要克服的問(wèn)題。 本文針對(duì)青海拉西瓦水電站大壩右岸高邊坡安全監(jiān)測(cè)的需要設(shè)計(jì)了一個(gè)大型遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)包含通訊系統(tǒng)、上層軟件和底層測(cè)量模塊三個(gè)部分。本文重點(diǎn)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(cè)系統(tǒng)的特殊性：測(cè)點(diǎn)多、儀器設(shè)備多，而且測(cè)量設(shè)備之間距離差異較大，距離主控制室較遠(yuǎn)(長(zhǎng)達(dá)5Km)。因此，本文選擇CAN總線作為通信系統(tǒng)報(bào)文協(xié)議的載體，主要實(shí)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(cè)量模塊；另一方面將底層測(cè)量模塊采集到的傳感器數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤的傳送給上層管理軟件，供上層用戶分析和處理。 針對(duì)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模塊的設(shè)計(jì)，本文將介紹模塊的硬件和軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)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(jì)更為合理、簡(jiǎn)單和可靠。由于拉西瓦水電站邊坡監(jiān)測(cè)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(shí)現(xiàn)對(duì)通信鏈路中的信號(hào)放大，并對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行路由和轉(zhuǎn)發(fā)。此方法在國(guó)內(nèi)尚處在試驗(yàn)階段，但其意義卻顯得非常重要。軟件設(shè)計(jì)方面，

4、根據(jù)CAN2.0A、CAN2.0B和SPI的協(xié)議規(guī)范，充分利用報(bào)文的幀格式，設(shè)計(jì)合理的通信協(xié)議，完成了主機(jī)節(jié)點(diǎn)、中繼器和底層通訊節(jié)點(diǎn)的通訊軟件設(shè)計(jì)。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(guò)對(duì)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(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試實(shí)驗(yàn)，沒(méi)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(yàn)證了通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模塊具有良好的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性，已