一种特供电源的控制系统研究探讨

一种特供电源的控制系统研究探讨

杜 鹏，孙婉

（中国船舶集团公司第七一○研究所，湖北 宜昌 443003）

摘  要：科学高效的内部通信网络是现代电源设备电控技术的关键因素之一，本特供电源采用可靠性高、灵活性强的CAN总线进行实时控制，现场较好的抗干扰性和设备分系统的运行参数共享是该控制系统的主要特点。介绍了基于CAN总线技术的控制系统设计方案，并为该特供电源的工程实施提供了重要的依据。

关键词：CAN总线；特供电源；控制系统

0引言

紧贴现实所用是科技发展的一个重要方向，提高特供电源设备的通信管理功能是优化系统设计的关键因素。作为一种总线型拓扑网络，CAN 既是一个开放的通信网络，又是一个全分布控制系统。CAN 总线与一般串行通信总线（RS-232、485）相比，其数据可靠性高，实时性强，运用灵活。为满足特供电源设备控制系统设计需要，采用CAN总线技术来实现[1]。

1系统总体情况

根据整个特供电源设备的系统总体设计要求，电源控制系统应该实现以下功能：①电源模块实时选择；②电源模块输出控制；③电源模块实时监控；④特殊故障状态应急处理。

通过触摸屏PC机来实现对整个电源系统的控制，系统组成如图1所示，整个控制系统由PC机、CAN适配卡和各模块控制节点组成。PC机通过CAN适配卡实现对各个电源模块的控制。

图1  控制系统总体结构图

主要原理是：将PC机发送的数据和控制命令传输到CAN总线上，对相应节点进行控制，各个节点是控制命令的实施者，各种控制功能均通过节点来实现。各节点接受适配卡发送来的各种控制命令，据此进行相应的操作，并将各种控制状态量发送回PC机，PC 机则通过相应的判断，然后进行各种控制，这样就形成了一个完整的控制网络。

2系统的软件设计

该系统完全支持CAN2.0B协议，CAN的数据帧由帧起始、仲裁域、控制域、数据域、校验域、应答域和帧结束组成[2]。CAN信息帧的标准帧格式如图2所示。

图2 CAN标准帧格式

在系统中，主节点给从节点发送运行定值以及起停信号，并且会定时查询各从节点分系统的运行状况以对其状态进行相应的调整，具体通信过程分为两类:

（1）主节点向从节点传送操作命令及定值，主节点发送的是数据帧。主节点发送完数据帧后，若从节点收到该数据帧则向主节点发送确认帧，该数据帧发送结束。若发送失败，主节点在等待一段时间后未接收到确认帧，则自动重发该数据帧；

（2）主节点对从节点的运行状态及各种记录定值进行查询，主节点发送的是远程帧。远程帧中只包含有数据类型而没有数据内容，从节点接到远程帧后，根据主节点要求的数据类型向主节点传送数据。同时等待主节点的确认帧。若未接收到确认帧则定时重发[3]。

该系统的节点分析如表1所示。

表1  控制系统节点分析

控制系统运行遵循图3所示的通用流程。其中，控制器初始化过程基本上是在复位模式下进行的，主要的配置步骤是:设置时钟分频寄存器、选择工作模式、设置验收代码和验收屏蔽寄存器、配置验收过滤器、设置总线定时器、配置波特率、设置输出控制寄存器、配置输出驱动、设置中断使能寄存器开启需要的中断[4]。发送和接收数据过程如图4和图5所示。

图3 通用程序流程

图4 CAN发送中断流程图（查询方式）         图5 CAN接收中断流程图（中断方式）

3结束语

CAN总线作为一种可靠的计算机网络总线已经在现实生活中得到广泛应用，使得计算机控制单元能够通过CAN总线共享所有的信息和资源，达到简化布线、减少器件数量、避免控制功能重复、提高系统可靠性和可维护性、降低成本、更好地匹配和协调各个控制系统的目的。本文所研究的基于CAN总线的某特供电源设备控制系统方案，能够实现节约能源，优化系统设计，并且技术相对比较成熟，具有高度灵活性、简单的扩展性、优良的抗干扰性和处理错误能力，对于提高特供电源设备的操作稳定性和安全性都有重要意义。

参考文献

[1]陈育良，吴忠德，汪定国. 基于CAN总线电源控制系统设计[J]. 海军航空工程学院学报,2006,1(23):137-138.

[2]张晓军，解大，苏建设，等. 基于CAN总线的嵌入式控制系统[J].电网技术，2002，9（26）:33-36.

[3]支彬安，雷彬，李治源. 基于CAN总线的脉冲电源控制与测试系统研究[J]. 电子测量技术，2007，8（30）:167-169.

[4]林云. 基于CAN通信的电源监控系统的设计[J]. 微计算机信息，2009，1-2（25）:55-56.

[5]Pinho LM,Vasques F.Reliable Real-tine CommunicationinCAN Networks IEEE Transactions on Computers 2003,52(12):1596-1598.