1 引言
    变电站远动系统是应用控制技术、信息处理和通信技术，通过计算机软硬件系统或自动装置代替人工进行各种运行作业，提高变电站运行、管理水平的一种自动化系统。

    目前，在变电站远动系统中，微机保护、微机监控和其它微机型的自控装置间的通信，大多数通过RS一422/RS一485通信接口相连，实现监控系统与微机保护和自动装置间的相互交换数据和状态信息。采用RS一422/RS一485通信接口，虽然可实现多个节点(设备)间的互连，但连接的节点数一般不超过32个，在变电站规模稍大时，便满足不了综合自动化系统的要求:其次，采用RS一422/RS一485通信接口，其通信方式多为查询方式，即由主计算机问，保护单元或自控装置答，通信效率低，难以满足较高的实时性要求;再者，使用RS一422/RS一485通信接口，整个通信网上只能有一个主节点对通信进行管理和控制，其余皆为从节点，这样主节点便成为系统的瓶颈，一旦主节点出现故障，整个系统的通信便无法进行。而80年代中期发展起来的现场总线有效解决了以上问题，在变电站的自动化设备采用面向对象的微机化产品后，应用现场总线是必然的趋势。

     现场总线是新型自动化系统的一种低带宽的底层控制网络。现场总线的出现得益于计算机和信息技术的飞速发展，计算机技术的发展使得微处理器及其外围器件的价格不断地大幅度下降，从而使传统的控制器智能化，也使智能化控制器的普及成为可能。信息技术的发展要求及时、迅速、大量地获取各种相关的信息，因此获取手段的智能化、信息传递途径的网络化是问题的关键。

    计算机控制系统的发展已经经历了基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统和集散控制系统(DCS)等几个阶段，目前正朝着现场总线控制系统(FCS)迈进。现场总线技术已经受到计算机工业控制界的普遍关注。

    电力自动化控制系统也正由集散控制系统向现场总线控制系统转化，特别是厂站端的信息采集与控制系统中，已广泛地采用了现场总线技术，无论是集中式的还是分散式的RTU(Remote Terminal Unit)，现场总线网已突现其无比的优越性。本论文主要是对CAN总线的设计。

2 CAN总线的特点和优越性
2.1 CAN总线的特点
    控制局域网络(CAN)是由德国Bosch公司为汽车的监测与控制而设计的，目前已逐步应用到其他工业领域，并已成为ISO-11898国际标准。CAN分为数据链路层和物理层，符合ISO/OSI标准模型。技术规范分为2.0A和2.0B。CAN具有以下技术特点:

    (l)CANBUS接口芯片支持8位、16位CPU，总线插卡可插在任意PC机上，方便地构成分布式监控系统，也可置于温度、压力、流量等物理量的变送器中，构成智能化仪表。

    (2)CANBUS国际标准为ISO 11898，规范为2.0 PARTA，PARTB。CANBUS可多主方式工作，网格上任意一点均可在任意时刻主动地向网上其它主节点发送信息，而不分主从，可方便地构成(容错)多机备份系统及分布式监测控制系统。

    (3) CANBUS网络上节点(信息)可分成不同的优先级，能满足不同的实时需要。CANBUS上的节点数据理论值为2000个，实际节点数可达110个,CAN可以点对点、一点对多点(成组)及全局广播几种方式传送和接收数据.

    (4) CAN采用非破坏性总线仲裁技术，当两个接点同时向网络上传送信息时，优先级低的接点主动停止数据发送，优先级高的节点不受影响地继续传输数据，有效地避免了总线冲突，节省了总线冲突裁决时间;更重要的是在网络负载很重时也不会出现网络瘫痪的情况。

    (5) 全数字化的双向传输，用以取代传统的4-20 mA信号，CAN的直接通信距离最远可达10 km(速度在5 kbps以下);最高通信速率可达1Mbps(距离在40m以下)。

    现场总线出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。 CAN(Controller Area Network)属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。较之目前许多RS-485基于R线构建的分布式控制系统而言，基于CAN总线的分布式控制系统在以下方面具有明显的优越性：

    首先，CAN控制器工作于多主方式，网络中的各节点都可根据总线访问优先权(取决于报文标识符)采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据，且CAN协议废除了站地址编码，而代之以对通信数据进行编码，这可使不同的节点同时接收到相同的数据，这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强，并且容易构成冗余结构，提高系统的可靠性和系统的灵活性。而利用RS-485只能构成主从式结构系统，通信方式也只能以主站轮询的方式进行，系统的实时性、可靠性较差；

    其次，CAN总线通过CAN控制器接口芯片82C250的两个输出端CANH和CANL与物理总线相连，而CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态，CANL端只能是低电平或悬浮状态。这就保证不会出现象在RS-485网络中，当系统有错误，出现多节点同时向总线发送数据时，导致总线呈现短路，从而损坏某些节点的现象。而且CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响，从而保证不会出现象在网络中，因个别节点出现问题，使得总线处于"死锁"状态；

    而且，CAN具有的完善的通信协议可由CAN控制器芯片及其接口芯片来实现，从而大大降低系统开发难度，缩短了开发周期，这些是只仅仅有电气协议的RS-485所无法比拟的。另外，与其它现场总线比较而言，CAN总线是具有通信速率高、容易实现、且性价比高等诸多特点的一种已形成国际标准的现场总线。这些也是目前 CAN总线应用于众多领域，具有强劲的市场竞争力的重要原因。用户接口简单，编程方便，很容易构成用户系统。

3 智能节点的硬件电路设计及其工作原理
3.1硬件电路设计
    智能节点微控制器选用单片机AMXEL AT89C51，CAN接口由独立控制器SJA1000和CAN控制器接口芯片82C250组成。SJA1000在软件上和引脚上都是与它的前款PCA82C200独立控制器兼容的，并增加了许多新功能：标准帧数据结构和扩展帧数据结构，并且这两种帧格作为式都具有单/双接收过滤器；64字节的接收FIFO；可读写访问的错误计数器和错误限制报警以及只听方式等等。

    SJA1000有两种工作模式：Basic CAN模式和PeliCAN模式，其中PeliCAN模式支持CAN2.0B协议。SJA1000作为微控制器的片外扩展芯片，其片选引脚CS接在微控制器的地址译码器上，从而决定了CAN控制器各寄存器的地址。SJA1000通过CAN总线收发器82C250连接在物理总线上。82C250器件提供对总线的差动发送能力和对CAN控制器的差动接受能力，完全和"ISO 11898"标准兼容。其引脚8允许选择三种不同的工作方式：高速、斜率控制和待机。在低速和总线长度较短时，一般采用斜率控制方式，限制上升和下降斜率，降低射频干扰，斜率可通过由引脚8至地连接的电阻进行控制。斜率正比于引脚8上的电流输出。为进一步提高系统抗干扰能力，在CAN控制器SJA1000和CAN总线收发器82C250之间加快速光耦6N137光电隔离芯片。通信信号传输到导线的端点时会发生反射，反射信号会干扰正常信号的传输，因而总线两端接有终端电阻R1、R2，以消除反射信号，其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。智能节点电路原理图如图1所示：
 

结束语
    从以上分析可知，CAN是真正能实现多主竞争、主动上传功能的现场总线，特别适合突发事件的快速传递。统一组态。由于现场总线设备或现场总线仪表都引人了功能模块的概念，所有制造商都使用相同的功能块，并统一组态方法。这样就使组态变得非常简单，用户不需因现场设备或现场仪表种类不同带来组态方法的不同，而进行培训或学习组态方法及编程语言。主机负荷小，便于扩充和增加管理功能，远动系统的前端机智能化程度高，对数据处理能力强，所有远动的管理任务可由适配器完成，大大减轻了主机的负担，使于进行功能扩展和实现高级控制与管理功能。二者不需要专用的开发工具，二者结合组成双总线网无疑是正确的选择