1  概述

    电气火灾是企业供电系统中危害最大的，最难以防范的事故之一，且监测技术薄弱，被电力部门列为25项重大事故防范之首，因此，避免电气火灾是保证企业供电系统安全运行的重大课题。在各种电气火灾中，电缆火灾造成的损失巨大，近20年来，仅我国火电厂发生电缆火灾140多次，70％以上的事故造成的损失非常严重，其中40％的事故造成特大损失。事故分析发现，约70％以上的电缆火灾发生在电缆接头处。
    在电力电缆线路中，电缆中间接头是电力系统安全运行中的最薄弱环节。由于制作工艺的限制，在经过一段时间的大电流运行之后，电缆压接点处容易产生过热、氧化，使接触电阻增大，接头温度升高，最终导致绝缘层损坏，造成接头崩烧。一旦发生这种情况，势必造成供电中断，带来巨大损失。因此，为防范电缆火灾，本文把现场总线技术、单片机控制技术和数字化温度传感器结合起来，设计了这种基于CAN总线的数字化电缆温度在线监测系统。

2  相关技术简介

(1)  CAN总线技术
    CAN总线是比较常用的一种现场总线，它具有极高的可靠性和独特的设计，以及高速率、长距离传输性能，特别适合于干扰较严重的工业现场设备互连。CAN 总线主要有如下特点：多主站依据优先权进行总线访问；无破坏性地基于优先权的仲裁；借助接收滤波的多地址帧传送；远程数据请求；配置灵活；具有全系统数据相容性；错误检测和出错信号；发送期间丢失仲裁或由于出错而遭受破坏的帧可自动重新发送；暂时错误和永久性故障节点的判别以及故障节点的自动脱离。
    CAN 总线特有的多主传送方式，可以使各个分机根据需要自主发送数据，无需主机不停地轮询，节省了网络上的数据流量，提高了传输效能。CAN总线的上述性能都已固化在CAN 总线处理芯片之中，使用起来极为方便。

(2)  DS18B20单线数字温度传感器
    DS18B20是Dallas公司生产的单线数字温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等优点，特别适合于构成串行数字信号供微机处理。每片DS1820 都有唯一的产品序号并可存入其ROM 中，以便在构成大型温度测控网络系统时挂接任意多个DS18B20芯片。DS18B20数字温度传感器将测量到的温度值转换为数字存贮在传感器内部，同时可以将此值与内部先用命令设定的上下限报警值进行比较，如超出设定值则报警。从DS18B20读出或写入信息仅需要一根口线，该总线本身可向所挂接的DS18B20供电，而不需要额外电源。

3  系统硬件设计

    RS232口转换成CAN总线接口的原理图如图1所示。图1中82C251为CAN 总线的物理接口芯片。主要将CAN总线的指令按差分信号电平发送和接收进来。TLP521为光电隔离器，SJA1000为CAN 总线协议转换器，它将CAN 总线的各种协议功能用硬件完成，大大方便了软件编程。MAX232和单片机89C51是将主计算机发出的串行指令变换成相应的并行指令给SJA1000。通过89C51 中的缓存器，可大大提高通信效率。控制主机PC和通信转换器构成CAN总线数字化温度测控网络系统的控制中心。该中心对整个网络进行远程调度和控制管理。网络的各个节点为CAN总线温度测控器。
    CAN 总线温度测控器原理图如图2所示。图2中SJA1000 和82C251与通信变换器原理一样，将并行数据信号转换为CAN总线通信协议和对应的网络信号进行传输。图2中的KB开关组为测控器的地址设定开关，在图中设计了两路一线制测温总线，每路用一只MOSFET 管提供电源供电，这样每路上可以并联上十几只DS18B20数字温度传感器。一线制总线传输的是电平信号，因此各传感器到测控器之间的距离应控制在30m范围以内，这样才能使系统工作可靠。

5  结语

    本文介绍的基于CAN总线的数字化电缆温度在线监测系统，性能良好，在比较恶劣的工作环境中可以稳定可靠地工作。由于具有超温预警功能，可以防患于未然。与用RS485总线构成的网络相比，故障率大幅减少。本设计充分体现了CAN总线的直接数据交换的灵活性高、可靠、长距离传输以及工业现场设备互连的特点，是现场总线在工业自动控制中应用的典型事例。