基于无线的CAN总线在线故障诊断系统

万毅

摘要：纵观电力系统，通信电缆为现在综自变电站必备，在承担电力数据传输中扮演着重要的“桥梁、隧道”角色。但在通信线缆的实际运维过程中，由于受其运行环境的影响，通信线缆无法避免的会遇到各种故障情况（断线、外力破坏、小动物撕咬等等）导致通讯中断，如通讯中断故障不能及时恢复，将给电网安全稳定运行带来较大隐患。通讯线缆故障排查往往费时费力，排除远动机的问题、测控装置的问题、后台的问题等等；由于目前我们的通信线缆都是所有装置串联，需要单一的脱开查找，变电站通讯中断，由于没有直观的表现，查找非常困难，查找到故障点，全凭经验和运气，有时候一天甚至几天都查不出原因，甚至请教局专业车间也无可避免的有这样的问题。耗时耗力，而且出现通讯中断，需要集控人员到变电站值守直至故障恢复，浪费人力物力。

【关键词】通信电缆 电网安全 CAN网络

1 概述

CAN是Control Area Network的缩写，该项技术最早由德国BOSCH公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之问的数据通信。其总线规范现己被ISO国际标准组织制订为国际标准。由于得到Motorola、Intel、Philip、Siemens，NEC等公司的支持，它广泛应用在离散控制领域。CAN通信介质可以是双绞线、光导纤维、同轴电缆，作为一种串行多主站控制器局域网总线，他的通讯可靠性、网络安全性、实时性都非常高，成本也低廉。

CAN属于总线式串行通信网络，由于采用了许多新技术以及独特的设计，与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出性能、可靠性、实时性和灵活性，以及良好的故障珍断和纠错能力。

自CAN总线问世以来，为满足CAN总线协议的多种应用需要，相继出现了几种高层协议。目前大多数基于CAN总线的网络都采用CAN总线的高层协议。CAN open、DeviceNet和SDS是通常采用的高层协议，适用于任何类型的工业控制局域网应照场合，而CAL则应用于基于标准应用层通讯协议的优化控制场合，SAEJ1939则应用于卡车和重型汽车计算机控制系统。

过程中拟解决问题主要有：

（1）让电力通信线缆得到多点分布式监测，通过直观显示，可以清晰知道具体问题在哪一个点上：

（2）缩短自动化维护人员对故障的查找时问和对问题的判断；

（3）减轻集控人员压力，避免到现场进行职守，浪费资源。其中主要研究的内容是CAN网线缆监测装置初步设计以及监测装置的相关研究。

2 设计思路

考虑CAN总线故障诊断的方便性和可靠性，设计基于无线的总线诊断系统，如图1所示，系统由一个主站，多个分站组成，主站作为诊断控制台，通过工业433MHz频段与各个检测分站通信，协同完成CAN总线的故障分析。

3 主站设计方案

主站使用7寸触摸屏液晶，根据节点数量，主站可显示己连接的从节点的状态，实时获取从节点的诊断数据，也可根据预设的诊断策略，对CAN网络进行故障诊断。如图2所示。

4 主站设计方案

从站是直接与CAN网络接触的节点，有两种故障检测策略，通过继电器与CAN总线连接。第一种策略是总线监听方案，通过对总线数据的监听，判断总线的基本故障；第二种策略是总线扫描方式，根据主站的检测策略，从站在总线上发送掃描信号，主站根据各个从节点对扫描信号的响应，对总线故障进行深一步的诊断分析，可以详细定位故障。如图3所示。

5 结论

经过半年多不断的开发研究测试，目前己成功制作出1台主站监测设备，4台无线从站设备。各项测试数据合格，将引起电力系统通讯电缆故障监测质的变化，从以前的故障全部中断，难以查找故障，到现在的直观方便的显示故障位置，方便维护人员查找，可以说又迈进了很大一步，我们将在一个变电站实验，将来，我们会继续深入，将会融入所有变电站支持的波段，达到全兼容，之后还将考虑加入485线缆等的监测，达到一台设备兼容支持所有变电站的目标。目前测试成果良好，目标实现，我们将为后续的持续改进继续努力。如图4所示。endprint