CN108737004A - 一种基于can总线的配网自动化终端装置获取精准遥信变位时间的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于CAN总线的配网自动化终端装置获取精准遥信变位时间的方法，所述方法为优化遥信板卡上送遥信变位信息帧为8字节数据帧，记为遥信变位快速上送信息帧，遥信板卡MCU每100us计数1个count,当达到1s以后，计数count自动清零，当遥信板卡MCU监测到遥信变位以后，当前记录的count值为遥信变位的相对时间；主CPU每间隔1秒钟向遥信卡板MCU输出PPS信号，并记录当前的绝对时间T，当遥信板卡MCU接收到PPS信号后，复归当前的count值为0，完成时间同步；当主CPU接收到遥信板卡MCU发送来的遥信变位快速上送信息帧，获取遥信变位的相对时间count值；遥信变位时间即为T+count/10，精度保留到毫秒。获取遥信变位时间更准确，误差在±1ms之间；提高遥信变位上送的快速响应性和可靠性。

Description

一种基于CAN总线的配网自动化终端装置获取精准遥信变位 时间的方法
技术领域
本发明属于配网自动化终端装置(DTU)中微机继电保护技术领域，具体是一种当DTU配置的多块遥信板卡采用CAN总线和主CPU通信时、实时监测并获取多路遥信变位精准时间的实现方法，用于DTU核心单元装置。
背景技术
目前，配网自动化的程度不断提高，配网自动化终端装置中的微机继电保护控制技术更加成熟可靠，新的设计方法也不断出现，尤其是对于配网自动化终端中的DTU装置的遥信采集数量较多，在DTU核心单元有限尺寸下需要配置多块遥信板卡才能完成多条线路开关量的实时监测，而CAN总线作为一种可靠和快速的总线为DTU的遥信板卡灵活配置和即插即用提供了保障。
用CAN总线作为连接主CPU和遥信板卡、遥控板卡的总线，目前已有系统结构如图1所示：主CPU和遥信板卡、遥控板卡通过CAN总线将主CPU和各个MCU连接起来。主CPU在初始化的时候通过CAN总线给遥信板卡发送当前时间信息，遥信板卡MCU收到时间信息后同步自己本板的时间信息。因为每个遥信板卡维护的时间信息运行一段时间后会和主CPU的时间信息有一定的误差，所以主CPU每隔一小段时间会通过CAN总线发送时间同步消息帧，各个遥信板卡MCU收到时间同步消息帧后会更新本板的时间信息，这样保证主CPU和每个遥信板卡MCU的时间信息一致。当遥信板卡的MCU监测到有遥信变位时，通过CAN总线将遥信变位状态和变位时间发送至主CPU，从而完成遥信变位信息监测的过程。
当前的获取遥信变位时间的方案存在以下问题：
存在遥信变位时间误差：因为主CPU在发送时间同步消息帧的时候，可能会有总线被占用等不确定因素影响时间同步消息帧的发送，导致通信通道延时时间不固定的因素，这样会使每个遥信板卡的MCU同步后的时间不准确；
增加遥信变位上送信息复杂度：因为遥信板卡MCU上送变位信息包括本板的变位状态(24个遥信需要3字节)和绝对时间戳(精度到0.1毫秒需要6字节)，加上槽位号和功能码(2字节)超过了CAN总线最大数据帧8个字节的限制，这样上送遥信变位信息就需要分两帧传输，这样既增加了协议复杂度，也使遥信变位信息及时送达到主CPU增加了不确定性。
发明内容
本发明提供了一种基于CAN总线的配网自动化终端装置获取精准遥信变位时间的方法，在保留CAN总线的快速和可靠等优点的基础上，解决主CPU和遥信板卡时间同步问题，使遥信板卡MCU在监测到遥信变位时能够获取精准的时间，同时简化遥信板卡MCU上送遥信变位信息的流程，增加主CPU获取遥信变位信息的准确度和可靠性。
本发明提供的一种基于CAN总线的配网自动化终端装置获取精准遥信变位时间的方法,所述方法为优化遥信板卡上送遥信变位信息帧为8字节数据帧，记为遥信变位快速上送信息帧,遥信板卡MCU每100us计数1个count,当达到1s以后，计数count自动清零，当遥信板卡MCU监测到遥信变位以后，当前记录的count值为遥信变位的相对时间；
主CPU每间隔1秒钟向遥信卡板MCU输出PPS信号，并记录当前的绝对时间T，当遥信板卡MCU接收到PPS信号后，复归当前的count值为0，完成时间同步；当主CPU接收到遥信板卡MCU发送来的遥信变位快速上送信息帧，获取遥信变位的相对时间count值；遥信变位时间即为T+count/10，精度保留到毫秒。
进一步的，所述遥信变位快速上送信息帧的数据帧格式为：
进一步的，所述方法还包括绝对时间和相对时间不同步时的处理方法，所述处理方法为：当主CPU接收到遥信变位快速上送信息帧，首先判断handle的同步错误位是否正确，如果正确则判断handle的数据位和主CPU的HANDLE[n]是否一致，如果错误则上报自检错误，遥信变位时间为当前系统时间；如果handle的数据位和主CPU的HANDLE[n]一致，则根据T+count/10获取遥信变位时间，如果主CPU的HANDLE[n]比遥信板卡MCU的handle大于1，那么根据T+count/10-1000获取遥信变位时间，否则上报自检错误，遥信变位时间为当前系统时间。
本发明的有益效果：
配网自动化终端装置通过采用本发明技术获取遥信变位时间，除了可以利用CAN总线的可靠、快速和灵活性等优点外，还可以有以下有益效果，
(1)获取遥信变位时间更准确，误差在±1ms之间；
(2)降低遥信变位上送数据帧的复杂度，提高遥信变位上送的快速响应性和可靠性。
附图说明
图1为现有技术配网自动化终端装置遥信遥控模块的系统框图，
图2为本发明配网自动化终端装置遥信遥控模块的系统框图，
图3为当绝对时间和相对时间不同步时处理方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，不能理解为对本发明具体保护范围的限定。
实施例
参照图2，本实施例的基于CAN总线的配网自动化终端装置获取精准遥信变位时间的方法，所述方法为在原有CAN协议基础上优化遥信板卡上送遥信变位信息帧为8字节数据帧，记为遥信变位快速上送信息帧,在不影响时间精度的前提下由原来需要两帧减少到只需要一帧。
所述遥信变位快速上送信息帧的数据帧格式如表一所示：
表一
遥信板卡MCU启动计时器，每100us计数1个count,当达到1s以后，计数count自动清零，当遥信板卡MCU监测到遥信变位以后，当前记录的count值为遥信变位的相对时间。
主CPU获取对时信号后，每间隔1秒钟向遥信卡板MCU输出PPS信号，并记录当前的绝对时间T，精度为秒，当遥信板卡MCU接收到PPS信号后，复归当前的count值为0，完成时间同步；当主CPU接收到遥信板卡MCU发送来的遥信变位快速上送信息帧，获取遥信变位的相对时间count值；遥信变位时间即为T+count/10，精度保留到毫秒。在原有技术的基础上，由主CPU发出PPS信号，每个遥信板卡MCU负责接收用来同步本地记录的时间，这样保证遥信变位快速上送信息帧中的count值是和主CPU时钟同步的，确保了遥信变位获取的时间是准确的。
因为遥信板卡MCU维护的是相对时间，所以要确保主CPU维护的绝对时间和遥信板卡MCU维护的相对时间要保持同步，对应绝对时间和相对时间不同步的情况要有相应的处理，否则遥信变位的时间就会不准确，如表1所示遥信变位快速上送信息帧的第3个字节是握手序号，该序号是遥信板卡MCU维护记录的数值handle，最高位是同步错误位，用来指示遥信板卡MCU接收PPS信号是否正确，其他位是数据位。遥信板卡MCU每次接收到PPS后handle自动加1，达到最大值127后复归清0。主CPU对应每一个遥信板卡也维护一个序号HANDLE[n]，每次发送PPS时自动加1,达到最大值127后复归清0。主CPU初始化的时候将HANDLE[n]值发送至遥信板卡MCU，每个遥信板卡MCU接收到该初始值用来初始化自己的handle。作为本实施的一个优选实施方式，所述基于CAN总线的配网自动化终端装置获取精准遥信变位时间的方法还包括绝对时间和相对时间不同步时的处理方法，参照图3，所述处理方法为：当主CPU接收到遥信变位快速上送信息帧，首先判断handle的同步错误位是否正确，如果正确则判断handle的数据位和主CPU的HANDLE[n]是否一致，如果错误则上报自检错误，遥信变位时间为当前系统时间，所述当前系统时间为主CPU绝对时间T；如果handle的数据位和主CPU的HANDLE[n]一致，则根据T+count/10获取遥信变位时间，如果主CPU的HANDLE[n]比遥信板卡MCU的handle大于1，那么根据T+count/10-1000获取遥信变位时间，否则上报自检错误，遥信变位时间为当前系统时间。

Claims (3)

1.一种基于CAN总线的配网自动化终端装置获取精准遥信变位时间的方法，其特征在于：所述方法为优化遥信板卡上送遥信变位信息帧为8字节数据帧，记为遥信变位快速上送信息帧,遥信板卡MCU每100us计数1个count,当达到1s以后，计数count自动清零，当遥信板卡MCU监测到遥信变位以后，当前记录的count值为遥信变位的相对时间；
主CPU每间隔1秒钟向遥信卡板MCU输出PPS信号，并记录当前的绝对时间T，当遥信板卡MCU接收到PPS信号后，复归当前的count值为0，完成时间同步；当主CPU接收到遥信板卡MCU发送来的遥信变位快速上送信息帧，获取遥信变位的相对时间count值；遥信变位时间即为T+count/10，精度保留到毫秒。
2.根据权利要求1所述的基于CAN总线的配网自动化终端装置获取精准遥信变位时间的方法，其特征在于：所述遥信变位快速上送信息帧的数据帧格式为
3.根据权利要求2所述的基于CAN总线的配网自动化终端装置获取精准遥信变位时间的方法，其特征在于，所述方法还包括绝对时间和相对时间不同步时的处理方法，所述处理方法为：当主CPU接收到遥信变位快速上送信息帧，首先判断handle的同步错误位是否正确，如果正确则判断handle的数据位和主CPU的HANDLE[n]是否一致，如果错误则上报自检错误，遥信变位时间为当前系统时间；如果handle的数据位和主CPU的HANDLE[n]一致，则根据T+count/10获取遥信变位时间，如果主CPU的HANDLE[n]比遥信板卡MCU的handle大于1，那么根据T+count/10-1000获取遥信变位时间，否则上报自检错误，遥信变位时间为当前系统时间。
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