CN1728500A - 用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端及监控方法 - Google Patents

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CN1728500A CNA2004100531327A CN200410053132A CN1728500A CN 1728500 A CN1728500 A CN 1728500A CN A2004100531327 A CNA2004100531327 A CN A2004100531327A CN 200410053132 A CN200410053132 A CN 200410053132A CN 1728500 A CN1728500 A CN 1728500A
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鲁春生
刘宇怀
王伟艺
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Abstract

本发明涉及一种用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端及监控方法，该终端包括通过CAN接口并联在控制器局域网上的主控模块、抄表模块、脉冲遥信模块、遥控模块、显示模块、与主控模块连接的通信模块、与各模块连接的电源模块。监控方法包括：步骤1，主控模块通过通信模块与监控调度中心双向传送数据；步骤2，主控模块调用数据、发布数据，控制并接在CAN总线上的各功能模块；步骤3，抄表模块、脉冲遥信模块、遥控模块、显示模块接收主控模块命令进行相应的功能运行，如抄表、读取数据、控制闸开关，再通过CAN总线发送到主控模块。本发明使模块间高速，可靠的进行数据通信，有效监控，确保电网正常运行。

Description

用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端及监控方法
技术领域
本发明涉及一种用于电力行业的电力负荷监控管理系统终端及监控方法，尤其涉及一种用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端及监控方法。
背景技术
目前电力行业的电力负荷监控管理系统终端的结构模式主要有单微处理器模式、多微处理器及并行总线模式、多微处理器及I2C总线模式、485总线模式。
请参见图1所示，第一种是单微处理器结构的电力负荷监控管理系统终端，该终端包括：处理器MCU、抄表模块2、脉冲遥信模块3、遥控模块4、显示模块5、通信模块6和电源模块7；由单微处理器MCU构成的主控模块通过导线分别与抄表模块2、脉冲遥信模块3、遥控模块4、显示模块5、通信模块6双向连接；微处理器MCU通过通信模块6与调度中心W1接收命令或双向发送数据；抄表模块2通过导线与用户电表W2双向连接；脉冲遥信模块3与外部开关量设备和电能表脉冲输出W3双向连接；遥控模块4与外部跳闸设备W4双向连接；显示模块5分别与设置在终端面板上的键盘51、状态指示灯52、显示器53连接；电源模块7通过导线分别与各模块连接，提供电源。
单微处理器结构的电力负荷监控管理系统终端，由于主控模块采用单微处理器，对电力系统负荷监控管理的处理能力有限，无法应对日益增加的管理功能，同时也不利于电磁兼容性的提高；由于外围模块的通信和控制都是通过单微处理器的I/O口进行，在外围模块中没有微处理器，该类型的终端没有可扩展性，现在已基本不采用该类技术。
请参见图2所示，第二种是多微处理器及并行总线结构的电力负荷监控管理系统终端，该终端包括：主控模块1、抄表模块2、脉冲遥信模块3、遥控模块4、显示模块5、通信模块6和电源模块7、总线仲裁电路ZX1；主控模块1、抄表模块2、脉冲遥信模块3、遥控模块4、显示模块5与总线仲裁电路ZX1并行连接；主控模块1与通信模块6双向连接；主控模块1通过通信模块6与调度中心W1双向传送数据和命令；抄表模块2、脉冲遥信模块3、遥控模块4分别与用户电表W2、外部开关量设备和电能表脉冲输出W3、外部跳闸设备W4双向连接；显示模块5分别与设置在终端面板上的键盘51、状态显示灯52、显示器53双向连接；电源模块7与各模块连接，提供电源。
多微处理器及并行总线结构的电力负荷监控管理系统终端，若采用多微处理器及并行总线进行通信，一方面不可能在系统内扩较多的微处理器，同时线缆的数量也较多，至少十几芯，不能实现分体式扩充，且总线不能超出终端外壳；若要实现多主通信，则涉及到总线仲裁，需额外的硬件及复杂的电路来实现；这种并行总线的网络结构繁锁，易受干扰，电路复杂。
请参见图3所示，第三种是多微处理器及I2C总线结构的电力负荷监控管理系统终端，该终端包括：主控模块1、抄表模块2、脉冲遥信模块3、遥控模块4、显示模块5、通信模块6和电源模块7、I2C总线ZX2；该I2C总线ZX2由I2C接口与电缆组成；在主控模块1、抄表模块2、脉冲遥信模块3、遥控模块4、显示模块5中分别连接I2C接口，主控模块1、抄表模块2、脉冲遥信模块3、遥控模块4、显示模块5通过I2C接口并接在I2C总线ZX2的电缆上；主控模块1与通信模块6双向连接；主控模块1通过通信模块6与调度中心W1双向传送数据或接收命令；抄表模块2、脉冲遥信模块3、遥控模块4分别与用户电表W2、外部开关量设备和电能表脉冲输出W3、外部跳闸设备W4双向连接；显示模块5分别与设置在终端面板上的键盘51、状态指示灯52、显示器53双向连接；电源模块7与各模块连接，提供电源。
多微处理器及并行总线结构的电力负荷监控管理系统终端，若采用多微处理器及I2C总线进行通信，虽然是两线制通信，且速率有所提高，而且支持多主通信，但该总线采用电阻上拉方式产生高电平，驱动能力差，无法总线隔离；抗干扰能力差，通信距离短，只能象并行总线一样实现终端机壳内部的通信；由于总线采用的不是差分通信方式，对地线的要求很高，所以实际上是三线制通信，这三根导线中的任一根均不能断开或受到较强的干扰，使系统运行可靠性差。
请参见图4所示，第四种是485总线结构的电力负荷监控管理系统终端，该终端包括：主控模块1、抄表模块2、脉冲遥信模块3、遥控模块4、显示模块5、通信模块6、电源模块7及485总线ZX3；该485总线ZX3由485接口ZX31与电缆ZX32组成；主控模块1、抄表模块2、脉冲遥信模块3、遥控模块4、显示模块5分别连接485接口ZX31，主控模块1、抄表模块2、脉冲遥信模块3、遥控模块4、显示模块5通过485接口ZX31并接在485总线ZX3的电缆ZX32上；主控模块1与通信模块6双向连接；主控模块1通过通信模块6与调度中心W1双向传送数据或接收命令；抄表模块2、脉冲遥信模块3、遥控模块4通过导线分别与用户电表W2、外部开关量设备和电能表脉冲输出W3、外部跳闸设备W4连接；显示模块5分别与设置在终端面板上的键盘51、状态指示灯52、显示器53连接；电源模块7通过导线与各模块连接，提供电源。
485总线结构的电力负荷监控管理系统终端，配置灵活，终端接收到调度中心W1的命令后，首先由主控模块1(在485总线网络内称为主节点，485总线内所有的通信都由主节点发起、终止)分析命令的合法性、命令类型等步骤后，协调485总线网络内模块的工作，执行调度中心W1下发的命令。抄表模2块对外使用模块内部扩展的485通信口(与模块之间的485总线不相连)，对终端外部的电表W2进行抄表(读取电表的数据)，等待主控模块1通过485总线读取数据。脉冲遥信模块3通过485总线接收到主控模块1的命令后，对外通过D1控制/数据线对外部开关量设备和电能表脉冲输出W3读取数据，等待主控模块1读取。遥控模块4通过485总线获得主控模块1发布的命令后，通过D2控制线对外部跳闸设备W4进行跳闸控制，跳闸的状态数据保存在遥控模块4的内部，等待主控模块1通过485总线读取。显示模块5通过485总线获得主控模块1发布的命令，进行相应的显示、读取键盘51的输入命令和当前终端的状态信息，显示模块5通过D3控制/数据线与键盘51或状态指示灯52、显示器53传送数据，显示模块5的数据由主控模块1通过485总线读取。
请配合参见图5所示，485总线结构的电力负荷监控管理系统终端的主控模1块包括微处理器MCU1、485接口ZX31、数据存储器11、程序存储器12、串行口13、看门狗电路14、外围控制电路15及内部电源电路16；微处理器MCU1分别与数据存储器11、程序存储器12、串行口13、看门狗电路14、外围控制电路15及485接口ZX31双向连接，传送数据或控制信号；内部电源电路17与各集成块的电源端连接，提供电源。
微处理器MCU1采用80196集成块，数据存储器11是保存终端中间运算结果、485通信数据、接收命令数据，数据存储器11与微处理器MCU1的接口是通过8位数据总线D2和控制总线C2(包括片选CS、读允许RE、写允许WE、地址锁存ALE组成)连接；微处理器MCU1内部没有程序存储器程序，程序存储器12与微处理器MCU1的接口是通过8位数据/地址总线D4和控制总线C4(包括片选CS、读允许RE、写允许WE组成)连接，接收微处理器MCU1的控制信号或向微处理器MCU1传送数据；串行口13与通信模块6连接，可以接收调度中心W1发来的各种动作命令，也可以主动上传数据，串行口13与微处理器扩展的串行口TD1端和RD1端连接，微处理器MCU1的TD1端向通信模块6发送数据，微处理器MCU1的RD1端接收通信模块6的数据；485接口ZX31通过TD线、RD线及485C线与微处理器MCU1的串行接口TD端、RD端和I/O端相连接，485接口ZX31的输出端通过信号线485A和485B并接在485总线ZX3的电缆ZX32上。为了防止程序在运行过程中意外的跑飞而增加了看门狗电路14，看门狗电路14与微处理器MCU1的接口是由一根控制线C3和一根复位线R连接组成，控制线C3是由微处理器MCU1的一根I/O线控制，控制线C3在程序运行过程中定期产生脉冲，清除看门狗电路14的计数器，使看门狗电路14没有复位信号输出；如果程序由于意外的情况进入一个死循环，在设定的时间内，控制线C3没有产生脉冲，看门狗电路14将输出复位信号R，微处理器MCU1复位，使得程序能够重新执行。微处理器MCU1通过8位数据总线D1和控制总线C1与外围控制电路15连接，双向传送数据或控制信号，通过数据总线D1可以接收微处理器MCU1发布的数据或向微处理器提供状态，微处理器MCU1通过控制总线C1单向输出控制信号，控制外围控制电路。
请配合参见图6所示，抄表模块2是485总线结构的电力负荷监控管理系统终端对外采集数据的一个模块。抄表模块2包括微处理器MCU2(型号为89C52)、串行口22、串行口23、看门狗电路24、外围控制电路25、485接口ZX31及内部电源电路26；微处理器MCU2分别与串行口22、串行口23、看门狗电路24、外围控制电路25及485接口ZX31双向连接，内部电源电路26与各集成块的电源端连接，提供电源。
在抄表模块2内部各个模块的控制总线和数据总线都是由微处理器MCU2提供，串口22和串口23是抄表模块读取外部电表数据的接口，其接口方式是485接口。串口22的TD1端和RD1端分别与微处理器MCU2扩展的数据发送端和数据接收端相连接；串口23的TD2端RD2端分别与微处理器MCU2扩展的数据发送端和数据接收端连接。
485接口ZX31通过TD线、RD线及485C线与微处理器MCU2的串行接口TD端、RD端和I/O端相连接，485接口ZX31的输出端通过信号线485A和485B并接在485总线ZX3的电缆ZX32上。为了防止程序在运行过程中意外的跑飞而增加了看门狗电路24，看门狗电路24与微处理器MCU2的接口是由一根控制线C3和一根复位线R连接组成，控制线C3是由微处理器MCU2的一根I/O线控制，控制线C3在程序运行过程中定期产生脉冲，清除看门狗电路24的计数器，使看门狗电路24没有复位信号输出；如果程序由于意外的情况进入一个死循环，在设定的时间内，控制线C3没有产生脉冲，看门狗电路24将输出复位信号R，微处理器MCU2复位，使得程序能够重新执行。微处理器MCU2通过8位数据总线D1和控制总线C1与外围控制电路25连接，进行控制；数据总线D1是双向传送数据，可以接收微处理器MCU2发布的数据或向微处理器提供状态；微处理器MCU2通过控制总线C1是单向输出信号给外围控制电路25。
请配合参见图7所示，脉冲遥信模块3和遥控模块4包括微处理器MCU3(型号为89C52)、模块专用电路31、看门狗电路32、外围控制电路33及485接口ZX31及内部电源电路34；微处理器MCU3分别与模块专用电路31、看门狗电路32、外围控制电路33及485接口双向连接；内部电源电路35与各集成块的电源端连接，提供电源。
模块专用电路31是为了完成遥控或脉冲遥信模块的特殊功能而设计的，例如：终端在收到调度中心W1的跳闸命令后，终端通过遥控模块4对外部跳闸设备W4发出跳闸动作。再例如：终端在收到脉冲遥信命令后，对外部设备进行一次读取脉冲数据的动作。模块专用电路31与微处理器MCU3之间通过8位数据总线D2和控制总线C2连接，控制总线包括：片选、读写允许、地址锁存控制线组成，控制总线C2是单向传送信号；数据总线D2是双向传输数据，模块专用电路31可以接收微处理器的数据或向微处理器提供数据。
485接口ZX31通过TD线、RD线及485C线与微处理器MCU3的串行接口TD/RD和I/O口相连接，485接口ZX31的输出端通过信号线485A和485B并接在485总线ZX3的电缆ZX32上。为了防止程序在运行过程中意外的跑飞而增加了看门狗电路32，看门狗电路32与微处理器MCU3的接口是由一根控制线C3和一根复位线R连接组成，控制线C3是由微处理器MCU3的一根I/O线控制，控制线C3在程序运行过程中定期产生脉冲，清除看门狗电路32的计数器，使看门狗电路32没有复位信号输出；如果程序由于意外的情况进入一个死循环，在设定的时间内，控制线C3没有产生脉冲，看门狗电路32将输出复位信号R，微处理器MCU3复位，使得程序能够重新执行。微处理器MCU3通过8位数据总线D1和控制总线C1与外围控制电路33连接，进行控制；外围控制电路33的数据总线是双向传送数据，可以接收微处理器MCU3发布的数据或向微处理器MCU3提供状态，微处理器MCU3通过控制总线C1单向输出信号给外围控制电路33。
请配合参见图8所示，显示模块5是485总线结构的电力负荷监控管理系统终端对外提供一个人机交换的界面，可以通过键盘51输入指令或由终端显示各类检测或控制数据。显示模块5包括微处理器MCU4(型号为89C52)、设置在终端面板上的键盘51、状态指示灯52、显示器53，看门狗电路54、外围控制电路55、485接口ZX31及内部电源电路56；微处理器MCU4分别与设置在终端面板上的键盘51、状态指示灯52、显示器53、看门狗电路54、外围控制电路55及485接口ZX31双向连接，内部电源电路56与各集成块的电源端连接，提供电源。
在显示模块5中，键盘51采用现有的24键的小键盘，内部为3×8的扫描控制电路，在三根行扫描线和八根列扫描线的交叉处各放置一个开关，扫描到哪个开关按下后，查表得到该键的功能。键盘51与微处理器MCU4的通过8位数据总线D2和3位列扫描控制线C2相连接；数据总线D2是单向传送数据，是由微处理器MCU4从键盘51读取数据；列扫描控制线C2是单向传送信号，由微处理器MCU4的输出端向键盘51的输入端传送信号。
显示器53采用现有的液晶显示器，所以该类型的显示器具有结构简单，接口方便，显示清晰优点，显示器53与微处理器MCU4的接口是由8位宽度总线D5和控制总线C5(读写允许线、片选、同步、中断等)连接构成。数据总线D5是单向传送数据，显示器53接收微处理器MCU4的数据，控制总线C5也是单向传送信号，接收微处理器MCU4的控制。终端有6个状态指示灯52，分别代表不同的状态，状态指示灯52与微处理器MCU4的接口是由6位宽度的数据总线D4和控制线C4连接构成，数据总线D4和控制总线C4都是单向传送数据和信号，状态指示灯52接收微处理器MCU4的数据和控制信号，显示状态。
485接口ZX31通过TD线、RD线及485C线与微处理器MCU3的串行接口TD端、RD端和I/O端相连接，485接口ZX31的输出端通过信号线485A和485B并接在485总线ZX3的电缆ZX32上。为了防止程序在运行过程中意外的跑飞而增加了看门狗电路54，看门狗电路54与微处理器MCU4的接口是由一根控制线C3和一根复位线R连接组成，控制线C3是由微处理器MCU4的一根I/O线控制，控制线C3在程序运行过程中定期产生脉冲，清除看门狗电路54的计数器，使看门狗电路54没有复位信号输出；如果程序由于意外的情况进入一个死循环，在设定的时间内，控制线C3没有产生脉冲，看门狗电路54将输出复位信号R，微处理器MCU4复位，使得程序能够重新执行。微
处理器MCU4通过8位数据总线D1和控制总线C1与外围控制电路55连接，进行控制；外围控制电路55的数据总线是双向传送数据，可以接收微处理器MCU4发布的数据或向微处理器MCU4提供状态，微处理器MCU4通过控制总线单向输出信号给外围控制电路55。
请配合参见图9所示，485接口ZX31采用MAX485CPE集成块，电路的总体结构较为简单，无需外围分立器件就能构成了一个485的通信接口。在图9中是485接口ZX31的通信接口与微处理器MCU5的连接应用图。485接口ZX31与微处理器MCU5的串行通信口之间通过TD线、RD线及与485C线相连，485接口ZX31的输出线485A和48B并接在485总线ZX3的电缆ZX32上，与并接在485总线ZX3电缆上的各功能模块组成一个485总线的通信网络。内部电源电路ZX33分别与485接口ZX31电源端、微处理器MCU5电源端连接，提供电源。平时各个模块的控制线都置于接收状态，接收主节点发送的数据。主节点发送的第一个数据是模块的地址数据，如果地址相符，再进行数据通信。
由于485接口的芯片内部没有寄存器，也没有仲裁机构，所以485接口存在以下缺陷：虽然是两线制通信，但由于通信速率较低，无法提供数据传送率高的模块间通信；485通信方式不支持多主通信，实时性差，相邻两个模块之间的通信只能通过主节点转发，占用总线的时间较长，当数据流量很高时，会影响到整体通信效率；同时485通信方式不支持总线仲裁；也不支持总线检错；发送节点无法确认通信的正确性；如果有一个节点出故障，会使整个通信系统瘫痪；并且不支持总线网络内模块的优先级，在485通信网络内只能有一个主节点，而且485通信只能由主节点来发起和终止，从节点则没有这个权利，从而易造成在运行中历史数据丢失，影响数据的完整性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端及监控方法，它能实现模块间的高速，多主，实时，抗干扰，高可靠的数据通信，能有效提高监控方法的科学性和正确性，并能及时发现超电力负荷故障，及时排除故障，确保电网正常运行。
本发明的技术方案是，用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端，包括主控模块、若干个功能模块及与各模块连接的局域网，其特点是，所述的局域网是控制器局域网，该控制器局域网的CAN接口并接在电缆上；在该控制器局域网中至少包括一对CAN接口，其中一CAN接口与主控模块连接，另一CAN接口与所述若干个功能模块中任一功能模块连接，通过控制器局域网与该模块之间双向传送数据和控制信号。
上述的用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端，其中，所述的控制器局域网的电缆上可扩展并接若干个CAN接口，该若干个CAN接口分别连接各功能模块。
上述的用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端，其中，所述的功能模块包括抄表模块、脉冲遥信模块、遥控模块、显示模块；抄表模块、脉冲遥信模块、遥控模块、显示模块分别连接CAN接口，通过CAN接口并接在控制器局域网的电缆上；所述的主控模块与通信模块连接，通过通信模块与调度中心通信，双向发送数据；抄表模块通过电缆线与电网中各电表双向连接；脉冲遥信模块通过导线与外部开关量设备和电能表的电能量脉冲输出连接；遥控模块通过导线与跳闸设备连接；显示模块分别与设置在终端面板上的键盘、状态指示灯、显示器连接；电源模块与各模块连接，提供电源。
上述的用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端，其中，所述的CAN接口由CAN控制器与CAN收发器组成；在CAN控制器的时钟信号端连接时钟电路，CAN控制器与CAN收发器之间通过接收信号线和发送信号线连接，并双向传送数据；CAN控制器通过数据总线和控制信号线分别与各功能模块连接，并双向传送数据和控制信号；CAN收发器的差分信号端并接在控制器局域网的电缆上，通过控制器局域网双向传输差分信号。
上述的用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端，其中，所述的CAN接口由微处理器与CAN收发器组成；微处理器与CAN收发器之间通过接收信号线和发送信号线连接，并双向传送数据；微处理器通过数据总线和控制信号线分别与各功能模块连接，并双向传送数据和控制信号；CAN收发器的差分信号端并接在控制器局域网的电缆上，通过控制器局域网双向传输差分信号。
上述的用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端，其中，所述的主控模块包括微处理器MCU1、由CAN控制器与CAN收发器组成的CAN接口、数据存储器、程序存储器、串行口、看门狗电路、外围控制电路；微处理器MCU1通过数据总线和控制信号线分别与CAN控制器、数据存储器、程序存储器、串行口、看门狗电路、外围控制电路双向连接；CAN控制器与CAN收发器之间通过接收信号线和发送信号线连接；CAN收发器的差分信号端并接在控制器局域网的电缆上；串行口与通信模块连接。
上述的用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端，其中，所述的抄表模块包括微处理器MCU2、由CAN控制器与CAN收发器组成的CAN接口、串行口22、串行口23、看门狗电路、相关的外围控制电路；微处理器MCU2通过数据总线和控制信号线分别与CAN控制器、串行口22、串行口23、看门狗电路、外围控制电路双向连接；CAN控制器与CAN收发器之间通过接收信号线和发送信号线连接；CAN收发器的差分信号端并接在控制器局域网的电缆上。
用控制器局域网通信的电力负荷监控方法，包括以下步骤，其特点是，
步骤1，主控模块通过通信模块与调度中心双向传送数据和命令；
步骤2，主控模块调用数据、发布数据，通过CAN总线控制并接在CAN总线上的各功能模块；
步骤3，各功能模块接收主控模块命令进行相应的功能运行，如抄表、读取数据、控制闸开关，并通过CAN总线与主控模块通信。
上述的用控制器局域网进行通信的电力负荷监控方法，其中，在所述的步骤3中还包括以下步骤，
步骤3.1，抄表模块接收主控模块命令，采集到外部各种电量信息后，通过CAN总线发送到主控模块；
步骤3.2，脉冲遥信模块接收主控模块命令，读取外部设备的开关量数据和电能表的电能量脉冲输出数据后，通过CAN总线发送到主控模块；
步骤3.3，遥控模块通过CAN总线接收主控模块命令，读取外部跳闸设备的状态量数据，并控制外部跳闸设备动作，通过CAN总线发送到主控模块；
步骤3.4，显示模块通过CAN总线接收主控模块命令，控制状态指示灯的显示状态，与键盘交换信息；并将监控中处理后的电力负荷数据显示在显示器上。
本发明用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端及监控方法由于采用上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
1、本发明由于采用控制器局域网技术，具有高速、远距离数据传输速率，当传输速率为1Mbit/S，其传输距离可达40m；当传输距离为10Km时，传输速率仍可高达5Kbit/S。
2、极高的总线利用率，由于CAN控制器和收发器自动完成报文的接收判断，帧的组织、收发及校验等工作，不需微处理器介入，大大提高了数据的处理速率。
3、多主通信，由于通过CAN总线，每个模块均可主动发起通信，任意两个模块之间可以直接通信，提高了数据交换的可靠性。
4、总线仲裁，由于CAN总线的帧报文结构设计巧妙，总线仲裁是根据优先级(ID号越小优先级越高)自动进行的，不需占用额外的总线仲裁时间，不会发生总线竞争。
5、实时监控，由于单帧报文极短，长度为8个字节，便于处理，因此其实时性很高；可节省大量总线冲突后的重发时间。
6、线路简洁，各模块之间仅需两根线即可通信，甚至在模块共地的情况下，仅存一根线时还能可靠通信。
7、高抗干扰，该控制器局域网由于采用抗干扰性最好的差分工作方式，因此可以达到很强的抗干扰性。
8、高可靠性，当在一个节点检测到不可恢复性错误时，该节点的CAN控制器可使该节点自动退出总线活动，不影响其它节点的正常通信；提高了系统运行的可靠性。
附图说明
通过以下对本发明用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端及其监控方法的一实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：
图1是现有技术单微处理器结构的电力负荷监控管理系统终端电路框图。
图2是现有技术多微处理器及并行总线结构的电力负荷监控管理系统终端电路框图。
图3是现有技术多微处理器及I2C总线结构的电力负荷监控管理系统终端电路框图。
图4是现有技术485总线结构的电力负荷监控管理系统终端电路框图。
图5是现有技术485总线结构的电力负荷监控管理系统终端的主控模块电路框图。
图6是现有技术485总线结构的电力负荷监控管理系统终端的抄表模块电路框图。
图7是现有技术485总线结构的电力负荷监控管理系统终端的遥控、脉冲遥信模块电路框图。
图8是现有技术485总线结构的电力负荷监控管理系统终端的显示模块电路框图。
图9是现有技术485总线结构的电力负荷监控管理系统终端的485接口电路框图。
图10是本发明用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端的电路框图。
图11是本发明用控制器局域网可扩展CAN接口的电力负荷监控管理系统终端的电路框图。
图12是本发明用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端的CAN接口电路框图。
图13是本发明用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端的CAN总线标准帧的图表。
图14是本发明用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端的CAN总线扩展帧的图表。
图15是本发明用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端的主控模块电路框图。
图16是本发明用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端的抄表模块电路框图。
图17是本发明用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端的遥控、脉冲遥信模块电路框图。
图18是本发明用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端的显示模块电路框图。
图19是本发明用控制器局域网进行通信的电力负荷监控方法流程图。
图20是本发明用控制器局域网进行通信的电力负荷监控方法中的主控模块流程图。
图21是本发明用控制器局域网进行通信的电力负荷监控方法中的CAN总线的总体流程图。
图22是本发明用控制器局域网进行通信的电力负荷监控方法中的CAN总线初始化流程图。
图23是本发明用控制器局域网进行通信的电力负荷监控方法中的CAN总线发送流程图。
图24是本发明用控制器局域网进行通信的电力负荷监控方法中的CAN总线接收流程图。
具体实施方式
本发明是用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端，用于系统内用户侧的数据采集及监控任务。
本发明用控制器局域网进行通信的电力负荷监控管理系统终端，包括主控模块1、若干个功能模块及与各模块连接的控制器局域网8，该控制器局域网8的CAN接口81并接在电缆82上；在该控制器局域网8中至少包括一对CAN接口81，其中一CAN接口81与主控模块1连接，另一CAN接口81与所述若干个功能模块中任一功能模块连接；通过控制器局域网8与该模块之间双向传送数据和控制信号。
请参见图10所示，在本实施例中，用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端，包括主控模块1、若干个功能模块及与各模块连接的控制器局域网8，该控制器局域网8CAN接口81并接在电缆82上；功能模块包括抄表模块2、脉冲遥信模块3、遥控模块4、显示模块5、通信模块6及电源模块7；抄表模块2、脉冲遥信模块3、遥控模块4、显示模块5分别连接CAN接口81，通过CAN接口81并接在控制器局域网8的电缆82上；主控模块1通过COM线与通信模块6连接，主控模块1通过通信模块6与调度中心W1无线通信，双向发送数据；抄表模块2通过电缆线与电网中电表W2双向连接；脉冲遥信模块3通过导线与外部开关量设备和电能表的电能量脉冲输出W3连接；遥控模块4通过导线与跳闸设备W4连接；显示模块5通过导线分别与设置在终端面板上的键盘51、状态指示灯52、显示器53连接。电源模块7连接各模块，提供电源。
请配合参见图11所示，该图是在图10的用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端电路的CAN总线8上可扩展并接128个CAN接口81，该若干个CAN接口81分别连接各功能模块。
本发明监控终端采用了多微处理器的智能模块技术，每个微处理器完成相对独立的功能，在主控模块1，抄表模块2，遥控模块3，脉冲遥信模块4，显示模块5、通信模块6中，除通信模块6与主控模块1之间采用串行口通信外，其它模块之间均采用控制器局域网(英文名全程是Controller Area Network简称CAN总线)相连，从而实现模块间的高速，多主，实时，抗干扰，高可靠的数据通信。
因电力负荷监控终管理系统端的功能不断扩充，引入多个单片机微处理器进行控制管理或实现分布式终端。CAN总线8的上述特点正好是解决多个微处理器之间通信总线方法，从而使本发明监控终端具有强抗干扰性，高可靠性，高实时性及模块组合的灵活性，包括模块种类搭配的灵活性及模块安装方式的灵活性，即无论是数据流量大的主控模块还是流量极小的遥控模块均可在CAN总线上进行各自需要的通信，也可把某个输入输出模块，如脉冲遥信模块用CAN总线可拉到终端外部(若采用最高速率在40m以内)，从而可以实现分布式终端。在图10和图11中标有“CAN”的即是控制器局域网络，即CAN总线与各个模块之间的连接，各个模块是独立的(模块间没有实际的相互控制线)，且能分别完成规定的模块功能；模块的数量和功能可以根据需要灵活配置；CAN总线8可不局限于终端内部，可以升级成为一个开放性的局域网(如图11所示)，从而实现模块的分布式应用；该监控终端电路简洁，模块间只需两根线，即可实现CAN通信，对通信线的要求相对较低。
请配合参见图12所示，在本实施例中，CAN接口81由CAN控制器811(型号为SJA1000)与CAN收发器812(型号为82C250)组成；实现CAN接口81的控制及收发。在CAN控制器811的时钟信号端连接时钟电路813，CAN控制器811与CAN收发器812之间通过RD接收信号线和TD发送信号线连接，并双向传送数据；CAN控制器811通过数据总线和控制信号线分别与微处理器MCU5连接，并双向传送数据和各控制信号；CAN收发器812的差分信号端CANH和CANL并接在控制器局域网8的电缆82上，CAN总线8双向传输差分信号CANH和CANL。电源电路814与CAN控制器811连接。
还有一种CAN接口，可由微处理器与CAN收发器组成，CAN控制器可包含在微处理器内部，也能实现CAN接口81的控制及收发功能。该微处理器与CAN收发器之间通过接收信号线和发送信号线连接，并双向传送数据；微处理器通过数据总线和控制信号线分别与各功能模块连接，并双向传送数据和控制信号；CAN收发器的差分信号端CANH和CANL并接在控制器局域网的电缆上，通过控制器局域网双向传输差分信号。
CAN接口81的总体结构较为简单，如果为了安全使用隔离总线，只需添加适当的隔离电路即可。在图12中是CAN接口与微处理器MCU5的连接应用图。CAN控制器811通过8位数据/地址总线AD、片选线CS、地址锁存线ALE、读允许线RE、写允许线WE、和中断允许线INT与微处理器MCU5连接；CAN控制器811通过数据/地址总线AD与微处理器MCU5双向传送数据；微处理器MCU5通过CS线输出片选信号给CAN控制器811；微处理器MCU5通过ALE线输出地址锁存信号给CAN控制器811；微处理器MCU5通过WE线输出写允许信号给CAN控制器811；当CAN控制器811发送或接收了一帧报文后，CAN控制器811会产生一个INT中断信号给微处理器MCU5，微处理器MCU5执行中断处理程序。CAN控制器811通过TD线输出数据给CAN收发器812；收发器812通过RD线接收信号传送给CAN控制器811。CAN收发器812的信号输出端口CANH和CANL通过CAN总线双向传输高抗干扰性的差分信号。当微处理器MCU5写入一帧信息后，再写入发送允许命令后，CAN控制器811立即发送该帧信息；当CAN控制器811产生一个接收中断后，微处理器MCU5读取CAN控制器811的接收缓冲器的内容。
CAN接口81的CAN数据帧的格式有两种，一种CAN标准帧在CAN协议的2.0A版本规定CAN控制器必须有11位字节的标志符；另一种CAN扩展帧在CAN协议的2.0B版本规定CAN控制器可以有11位或29字节的标志符。
请参见CAN标准帧图表13所示，CAN标准帧信息为11个字节，包括两部分：信息和数据部分。前3个字节为信息部分。字节1为帧信息。第7位(FF)表示帧格式，在标准帧中，FF＝0；第6位(RTR)表示帧的类型，RTR＝0表示为数据帧，RTR＝1表示为远程帧；DLC表示在数据帧时实际的数据长度。字节2、3为报文识别码，11位有效。字节4～11为数据帧的实际数据，远程帧时无效。
请参见CAN扩展帧图表14所示，CAN扩展帧格式是CAN的标志符长度可达29位。在本实施例中CAN控制器811支持CAN2.0B协议，即支持29位标识符的扩展格式报文结构。CAN扩展帧信息为13个字节，包括两部分，信息和数据部分。前5个字节为信息部分。字节1为帧信息。第7位(FF)表示帧格式，在扩展帧中，FF＝1；第6位(RTR)表示帧的类型，RTR＝0表示为数据帧，RTR＝1表示为远程帧；DLC表示在数据帧时实际数据长度。字节2～5为报文识别码，其高29位有效。字节6～13为数据帧的实际数据，远程帧时无效。
CAN总线的仲裁机制，CSMA/CD是“载波侦听多路访问/冲突检测”(CarrierSense Multiple Access with Collision Detect)的缩写。当总线上有两个节点同时进行发送时，必须通过“无损的逐位仲裁”方法来使有最高优先权的的报文优先发送。在CAN总线上发送的每一条报文都具有唯一的一个11位或29位数字的ID。CAN总线状态取决于二进制数‘0’而不是‘1’，所以ID号越小，则该报文拥有越高的优先权。因此一个为全‘0’标志符的报文具有总线上的最高级优先权。既在消息冲突的位置，第一个节点发送0而另外的节点发送1，那么发送0的节点将取得总线的控制权，并且能够成功的发送出它的信息。利用CSMA访问总线，可对总线上信号进行检测，只有当总线处于空闲状态时，才允许发送。利用这种方法，可以允许多个CAN接口并接到同一网络上。
在本实施例中，由于CAN控制器811支持具有很多新特性的CAN 2.0B协议：位速率可达1Mbits/s；并具有的扩展功能是：可读/写访问的错误计数器；可编程的错误报警限制；对每一个CAN总线错误的中断；具体控制位控制的仲裁丢失中断；单次发送(无重发)；只听模式(无应答、无主动的出错标志)；支持热插拔(软件实现的位速率检测)；验收滤波器扩展(4字节代码，4字节屏蔽自身信息接收(自接收请求)24MHz时钟频率；对不同微处理器的接口；可编程的CAN输出驱动器配置；增强的环境温度范围(-40-+125℃)。
本发明采用控制器局域网CAN总线技术连接各功能模块，具有高速、远距离数据传输速率：当传输速率为1Mbit/S，其传输距离可达40m；当传输距离为10Km时，传输速率仍可高达5Kbit/S；其报文的接收判断，帧的组织、收发及校验等工作均由CAN控制器811和收发器812自动完成，不需微处理器介入，大大提高了数据的交换速率，并提高了总线利用；每个模块均可主动发起通信，任意两个模块之间可以直接通信(也就是说任一模块都可在某一时间段内成为主节点)，可实现多主通信；总线仲裁是根据优先级(ID号越小优先级越高)自动进行的，可节省大量总线冲突后的重发时间；实时监控因单帧报文长度为8个字节，便于处理；仅需两根线即可通信，甚至在模块共地的情况下，仅存一根线时还能通信，系统线路简洁；该技术采用抗干扰性最好的差分工作方式，因此可以达到很强的抗干扰性；当在一个节点检测到不可恢复性错误时，其控制器可使该节点自动退出总线活动(这点很重要)，不影响其它节点的正常通信；使用总线隔离技术，提高了系统运行的可靠性。
CAN传输线可使用多种物理介质，例如双绞线、光纤等。本实施例中采用的是双绞线，信号使用差分电压传送，两条信号线被称为“CAN_H”和“CAN_L”，静态时均是2.5V左右，此时状态表示为逻辑“1”，也可以叫做“隐性”。用CAN_H比CAN_L高表示逻辑“0”，称为“显性”，此时，通常电压值为：CAN_H＝3.5V和CAN_L＝1.5V。
本发明监控终端的工作原理是：主控模块1通过CAN总线对终端内所有模块的工作进行控制、协调，保存所有模块运行的中间数据，主控模块1通过COM数据线与通信模块连接，主控模块1通过通信模块与调度中心W1接收命令或发送数据。主控模块1在接收到调度中心W1的命令后，首先分析命令的合法性、安全性和正确性，经安全性检测后，进入下步运行，否则终端回给调度中心W1一个特定的标志，该标志表示命令是一个不安全命令；主控模块1分析命令的种类，调用终端数据类命令、发布数据类命令，主控模块1在接收到调度中心W1发布的命令后协调其他模块进行相应的动作。抄表模块2通过外部接口电路负责对外部的各种电量信息的采集，通过CAN总线及时把采集到的数据发送到主控模块1；主控模块1在接收到数据后保存起来，以备调度中心W1查询数据；抄表模块2不停的采集数据，保证数据的完整性；脉冲遥信模块31对外部设备读取开关量和电能表的电能量脉冲输出数据；遥控模块4对外部设备进行跳闸控制；显示模块5通过CAN总线获得主控模块1发布的命令，读取键盘51的输入命令、控制状态指示灯、在显示器上显示各种数据；电源模块7给所有的功能模块提供电源；各模块在主控模块1的协调控制下完成终端的所有功能。
请参见图15所示，主控模块1包括微处理器MCU1(型号为80196)、由CAN控制器811(型号为SJA1000)与CAN收发器812(型号为P82C250)组成的CAN接口81、数据存储器11(型号为62256)、程序存储器12(型号为AT27512)、串行口13、看门狗电路14(IMP706)、外围控制电路15及内部电源电路16；微处理器MCU1通过数据总线和控制信号线与CAN控制器811、数据存储器11、程序存储器12、串行口13、看门狗电路14、外围控制电路15双向连接。CAN接口81、数据存储器11、程序存储器12、串行口13、看门狗电路14、外围控制电路15也可集成在微处理器MCU1中，具有相同的功能。
在本实施例中，CAN控制器811通过8位数据/地址总线AD、片选线CS、地址锁存线ALE、读允许线RE、写允许线WE和中断允许线INT与微处理器MCU1连接；CAN控制器811与CAN收发器812之间通过RD接收信号线和TD发送信号线连接；CAN收发器812的差分信号端CANH和CANL并接在控制器局域网8的电缆82上；串行口13与通信模块6连接。
主控模块中的微处理器MCU1采用80196集成块，数据存储器11是保存终端中间运算结果、CAN通信数据、各个模块的采集数据、接收命令数据；主控模块MCU1通过数据线、地址总线D2和控制总线C2(读写控制线和片选线)与数据存储器11相连接，数据线、地址总线D2可双向传递数据，控制总线C2是由微处理器MCU1对数据存储器11单向传送信息；主控模块1内部没有程序存储器程序，程序存储器12与微处理器MCU1的接口是由数据、地址总线D4和控制总线C4(读写控制线、地址锁存线和片选线)相连接构成，由数据、地址总线D4双向传送数据，微处理器MCU1通过控制总线C4传送控制信号到程序存储器12。
串行口13与通信模块6连接，可以接收调度中心W1发来的各种命令，也可以主动上传数据，串行口13是一个标准的异步串行接口，串行口13与微处理器MCU1之间通过TD和RD两根线相连，微处理器MCU1通过TD线向通信模块6发送数据，微处理器MCU1通过RD线接收通信模块6的数据。
为了防止程序在运行过程中意外的跑飞而增加了看门狗电路14，看门狗电路14与微处理器MCU1的接口通过控制线C3和复位线R相连接，控制线C3是微处理器的一根I/O线，控制线C3在程序运行过程中定期产生脉冲，清除看门狗电路14的计数器，使看门狗电路14没有复位信号R输出；如果程序由于意外的情况进入一个死循环，在设定的时间内，控制线C3没有产生脉冲，看门狗电路14将输出复位信号R，微处理器MCU1复位，使得程序能够重新执行。
微处理器MCU1通过8位数据总线D1和控制总线C1与外围控制电路15连接，外围控制电路15通过数据总线D1可双向传送数据，接收微处理器发布的数据或向微处理器提供状态，微处理器MCU1通过控制总线C1单向输出控制信号给外围控制电路15。内部电源电路16分别与各集成块连接，提供电源。
请参见图16所示，抄表模块2包括微处理器MCU2(型号为89C52)、由CAN控制器811(型号为SJA1000)与收发器812(型号为P82C250)组成的CAN接口81、串行口22、串行口23、看门狗电路24(IMP706)、外围控制电路25及内部电源电路26；微处理器MCU2通过数据总线和控制信号线分别与CAN控制器811、串行口22、串行口23、看门狗电路24、外围控制电路25双向连接。CAN接口81、串行口22、串行口23、看门狗电路24、外围控制电路25也可包含在微处理器MCU2内部，具有相同的功能。
在本实施例中，CAN控制器811通过8位数据/地址总线AD、片选线CS、地址锁存线ALE、读允许线RE、写允许线WE、和中断允许线INT与微处理器MCU2连接；CAN控制器811与CAN收发器812之间通过RD接收信号线和TD发送信号线连接CAN收发器812的差分信号端CANH和CANL并接在控制器局域网8电缆82上。
抄表模块2是本发明终端对外采集数据的一个模块，该模块在终端中的位置是十分重要。在该抄表模块中，串口22和串口23是抄表模块读取外部电表数据的接口，串口22的TD1端和RD1端分别与微处理器MCU2扩展的数据发送端和数据接收端连接；串口23的TD2端和RD2端分别与微处理器MCU2扩展的数据发送端和数据接收端连接。
为了防止程序在运行过程中意外的跑飞而增加了看门狗电路24，看门狗电路24与微处理器MCU2的接口通过控制线C3和复位线R相连接，控制线C3是微处理器MCU2的一根I/O线，控制线C3在程序运行过程中定期产生脉冲，清除看门狗电路24的计数器，使看门狗电路24没有复位信号R输出；如果程序由于意外的情况进入一个死循环，在设定的时间内，控制线C3没有产生脉冲，看门狗电路24将输出复位信号R，微处理器MCU2复位，使得程序能够重新执行。
微处理器MCU2通过8位数据总线D1和控制总线C1与外围控制电路25连接，外围控制电路25通过数据总线D1可双向传送数据，接收微处理器MCU2发布的数据或向微处理器MCU2提供状态，微处理器MCU2通过控制总线C1单向传送控制信号给外围控制电路25，内部电源电路26与各集成块连接，提供电源。
请参见图17所示，脉冲遥信模块3和遥控模块4包括微处理器MCU3(型号为89C52)、由CAN控制器811(型号为SJA1000)与CAN收发器812(型号为P82C250)组成的CAN接口81、模块专用电路31、看门狗电路电路32(IMP706)、外围控制电路33及内部电源电路34；微处理器MCU3通过数据总线和控制信号线与CAN控制器811、模块专用电路31、看门狗电路32、外围控制电路33双向连接。CAN接口81、看门狗电路32、外围控制电路33也可包含在微处理器MCU3内部，具有相同的功能。
在本实施例中，CAN控制器811通过8位数据/地址总线AD、片选线CS、地址锁存线ALE、读允许线RE、写允许线WE、和中断允许线INT与微处理器MCU3连接；CAN控制器811与CAN收发器812之间通过RD接收信号线和TD发送信号线连接；CAN收发器812的差分信号端CANH和CANL并接在控制器局域网8的电缆812上。
模块专用电路31是为了完成遥控或脉冲遥信模块的特殊功能而设计的，例如：终端在收到调度中心的W1跳闸命令后，终端通过遥控模块对外部设备发出跳闸动作。再例如：终端在收到脉冲遥信命令后，对外部设备进行一次读取数据的动作。模块专用电路31与微处理器MCU3之间的接口由8位数据总线D2和控制总线C2连接构成，数据总线D2在微处理器MCU3与模块专用电路31之间双向传送数据，微处理器MCU3通过控制总线C2对模块专用电路传送控制信号(包括片选，地址锁存、读写允许)。
为了防止程序在运行过程中意外的跑飞而增加了看门狗电路32，看门狗电路32与微处理器MCU3的接口通过控制线C3和复位线R相连接，控制线C3是微处理器MCU3的一根I/O线，控制线C3在程序运行过程中定期产生脉冲，清除看门狗电路32的计数器，使看门狗电路32没有复位信号R输出；如果程序由于意外的情况进入一个死循环，在设定的时间内，控制线C3没有产生脉冲，看门狗电路32将输出复位信号R，微处理器MCU3复位，使得程序能够重新执行。
微处理器MCU3通过8位数据总线D1和控制总线C1与外围控制电路33连接，外围控制电路33通过数据总线D1可双向传送数据，接收微处理器MCU3发布的数据或向微处理器MCU3提供状态，微处理器MCU3通过控制总线C1单向传送控制信号给相关外围控制电路33。内部电源电路34与各集成块连接，提供电源。
请参见图18所示，显示模块5包括微处理器MCU4(型号为89C52)、由CAN控制器811(型号为SJA1000)与CAN收发器812(型号为P82C52)组成的CAN接口81、键盘51、状态指示灯52、显示器53、看门狗电路54(IMP706)、围控制电路55及内部电源电路56；微处理器MCU4通过数据总线和控制信号线与CAN控制器811、键盘51、状态指示灯52、显示器53、看门狗电路54、外围控制电路55双向连接。CAN接口81、看门狗电路54、外围控制电路55也可包含在微处理器MCU4内部，具有相同的功能。
在本实施例中，CAN控制器811通过8位数据/地址总线AD、片选线CS、地址锁存线ALE、读允许线RE、写允许线WE、和中断允许线INT与微处理器MCU3连接；CAN控制器811与CAN收发器812之间通过RD接收信号线和TD发送信号线连接；CAN收发器812的差分信号端CANH和CANL并接在控制器局域网8的电缆82上。
显示模块5是终端对外提供一个人机交换的界面，可以通过键盘电路输入指令或由终端显示各类检测或控制数据。显示模块内部各个模块的控制总线和数据总线都是由微处理器MCU4提供。键盘51是采用现有的24键的小键盘，内部表现为3×8的扫描控制电路，在三根行扫描线和八根列扫描线的交叉处各放置一个开关，扫描到哪个开关按下后，查表得到该键的功能。键盘51与微处理器MCU4的接口由8位数据总线D2和3位列扫描控制线C2连接构成，共占用11根I/O口线。微处理器MCU4通过数据总线D2读取键盘51数据，微处理器MCU4通过列扫描控制线C2向键盘51单向输出信号。
显示器53采用现有的液晶显示器，该类型的显示器结构简单，接口方便，显示清晰，显示器53与微处理器MCU4的接口之间是由8位宽度数据总线D5和控制总线C5(读写允许线、片选、同步、中断等)连接构成。微处理器MCU4通过数据总线D5向显示器53传送数据，微处理器MCU4通过控制总线C5向显示器53传送控制信号。本发明终端有6个LED发光二极管作为状态指示灯52，分别代表不同的状态。状态指示灯52与微处理器MCU4的接口之间由6位宽度的数据总线D4和控制线C4连接构成；由微处理器MCU4向状态指示灯52单向发送数据和控制信号。
为了防止程序在运行过程中意外的跑飞而增加了看门狗电路54，看门狗电路54与微处理器MCU4的接口通过控制线C3和复位线R相连接，控制线C3是微处理器MCU4的一根I/O线，控制线C3在程序运行过程中定期产生脉冲，清除看门狗电路54的计数器，使看门狗电路54没有复位信号R输出；如果程序由于意外的情况进入一个死循环，在设定的时间内，控制线C3没有产生脉冲，看门狗电路54将输出复位信号R，微处理器MCU4复位，使得程序能够重新执行。
微处理器MCU4通过8位数据总线D1和控制总线C1与外围控制电路55连接，外围控制电路55通过数据总线D1可双向传送数据，接收微处理器MCU4发布的数据或向微处理器MCU4提供状态，微处理器MCU4通过控制总线C1双向传送控制信号给外围控制电路55。内部电源电路56与各集成块连接，提供电源。
请参见图19、图20所示，用控制器局域网进行通信的电力负荷监控方法，包括以下步骤，
步骤1，主控模块通过通信模块与调度中心双向传送数据和命令；
在步骤1中，主控模板的流程还包括以下步骤，
步骤1.1，终端上电后，对各模块中寄存器及CAN接口寄存器初始化；
步骤1.2，校验参数的正确性，主控模块中校验参计算数区的累加和与内存中保存的累加和一致，结果正确直接进入下个步骤；校验结果不正确，则参数和数据初始化为默认值，再进入下个步骤；
步骤1.3，主控模块读时钟，产生秒分时日月标志，并执行每分、每时、每天、每月的运算及处理任务；
步骤1.4，主控模块接收到CAN总线有效通信报文后，对通信报文中接收到的数据按照一定的规约进行处理，并执行相应任务；
步骤1.5主控模块有参数处理任务时，根据需要重新计算参数校验和；当程序运行出现异常时，主控模块置事件上报标志；
步骤2，主控模块调用数据、发布数据，通过CAN总线控制并接在CAN总线上的各功能模块；
步骤3，各功能模块接受主控模块命令进行相应的功能运行，如抄表、读取数据、控制闸开关、再通过CAN总线发送到主控模块。
在步骤3中还包括以下步骤，
步骤3.1，抄表模块接收主控模块命令将采集的外部各种电量信息后，通过CAN总线发送到主控模块；
步骤3.2，脉冲遥信模块接收主控模块命令，读取外部设备数据和电能表电能量脉冲输出数据后，通过CAN总线发送到主控模块；
步骤3.3，遥控模块通过CAN总线接收主控模块命令，控制外部跳闸设备的跳闸动作；读取外部设备开关量数据和控制跳闸设备动作，通过CAN总线发送到主控模块；
步骤3.4，显示模块通过CAN总线接收主控模块命令，控制指示灯的状态，与键盘交换信息，并将监控中处理后的电力负荷数据显示在显示器上。
当电网中某一区域电力超负荷，主控模块通过通信模块接收到调度中心的跳闸命令，传输给遥控模块，再由遥控模块控制该区域的外部跳闸设备作跳闸动作，同时主控模块控制扬声器报警；排除故障后，由调度中心发出合闸命令，该命令通过通信模块、主控模块、遥控模块，控制该区域的跳闸设备合闸，主程序继续循环监控运行。
请参见图21所示，在本发明中CAN软件总体流程由CAN控制器的复位处理、CAN控制器的硬件配置、CAN寄存器初始化、发送CAN报文，接收CAN报文和报文的处理组成。
请参见图22所示是CAN控制器的初始化流程图，CAN控制器清除复位模式请求标志进入工作模式之前，必须先检查标志是否确实被清除，是否进入了工作模式，才能进行下一步的操作，这通过循环读标志来实现，这个循环是不断尝试清除标志和检查是否成功离开复位模式。
请参见图23所示，CAN控制器独立完成报文的传输，主控制器必须将要发送的报文信息写到发送缓冲器，然后将命令寄存器里的发送请求标志置位。正在发送报文时发送缓冲器被写锁定，发送完成后可由CAN控制器的中断请求或主程序通过查询发送成功标志位的方式确认报文的发送结果。
请参见图24所示，CAN控制器独立完成报文的接收，CAN控制器收到的报文放在接收缓冲器，CAN控制器在这种接收类型下接收中断禁能(这里用查询的方式)，主控制器如常读CAN控制器的状态寄存器，检查接收缓冲状态标志RBS，看是否收到一个报文，这些标志的定义位于控制段的寄存器。主控制器继续当前的任务，直到收到检查接收缓冲器状态的新请求，收缓冲器状态标志表示满也就是说收到一个或多个报文。CAN控制器从接收得到第一个报文然后，通过置位命令寄存器的相应位发送一个释放接收缓冲器命令，主控制器在检查更多信息报文前，可以处理每个收到的报文。
综上所述，本发明用控制器局域网连接终端设备中各功能模块，它能实现模块间的高速，多主，实时，抗干扰，高可靠的数据通信，能有效提高监控方法的科学性和正确性，并能及时发现超电力负荷故障，及时排除故障，确保电网正常运行。

Claims (9)

1、一种用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端，包括主控模块、若干个功能模块及与各模块连接的局域网，其特征在于：所述的局域网是控制器局域网，该控制器局域网的CAN接口并接在电缆上；在该控制器局域网中至少包括一对CAN接口，其中一CAN接口与主控模块连接，另一CAN接口与所述若干个功能模块中任一功能模块连接，通过控制器局域网与该模块之间双向传送数据和控制信号。
2、根据权利要求1所述的用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端，其特征在于：所述的控制器局域网的电缆上可扩展并接若干个CAN接口，该若干个CAN接口分别连接各功能模块。
3、根据权利要求1所述的用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端，其特征在于：所述的功能模块包括：抄表模块、脉冲遥信模块、遥控模块、显示模块；抄表模块、脉冲遥信模块、遥控模块、显示模块分别连接CAN接口，通过CAN接口并接在控制器局域网的电缆上；所述的主控模块与通信模块连接，通过通信模块与调度中心通信，双向发送数据；抄表模块通过电缆线与电网中各电表双向连接；脉冲遥信模块通过导线与外部开关量设备和电能表的电能量脉冲输出连接；遥控模块通过导线与跳闸设备连接；显示模块分别与设置在终端面板上的键盘、状态指示灯、显示器连接；电源模块与各模块连接，提供电源。
4、根据权利要求1所述的用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端，其特征在于：所述的CAN接口由CAN控制器与CAN收发器组成；在CAN控制器的时钟信号端连接时钟电路，CAN控制器与CAN收发器之间通过接收信号线和发送信号线连接，并双向传送数据；CAN控制器通过数据总线和控制信号线分别与各功能模块连接，并双向传送数据和控制信号；CAN收发器的差分信号端并接在控制器局域网的电缆上，通过控制器局域网双向传输差分信号。
5、根据权利要求1所述的用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端，其特征在于：所述的CAN接口由微处理器与CAN收发器组成；微处理器与CAN收发器之间通过接收信号线和发送信号线连接，并双向传送数据；微处理器通过数据总线和控制信号线分别与各功能模块连接，并双向传送数据和控制信号；CAN收发器的差分信号端并接在控制器局域网的电缆上，通过控制器局域网双向传输差分信号。
6、根据权利要求1所述的用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端，其特征在于：所述的主控模块包括：微处理器MCU1、由CAN控制器与CAN收发器组成的CAN接口、数据存储器、程序存储器、串行口、看门狗电路、外围控制电路；微处理器MCU1通过数据总线和控制信号线分别与CAN控制器、数据存储器、程序存储器、串行口、看门狗电路、外围控制电路双向连接；CAN控制器与CAN收发器之间通过接收信号线和发送信号线连接；CAN收发器的差分信号端并接在控制器局域网的电缆上；串行口与通信模块连接。
7、根据权利要求3所述的用控制器局域网的电力负荷监控管理系统终端，其特征在于：所述的抄表模块包括：微处理器MCU2、由CAN控制器与CAN收发器组成的CAN接口、串行口22、串行口23、看门狗电路、外围控制电路；微处理器MCU2通过数据总线和控制信号线分别与CAN控制器、串行口22、串行口23、看门狗电路、外围控制电路双向连接；CAN控制器与CAN收发器之间通过接收信号线和发送信号线连接；CAN收发器的差分信号端并接在控制器局域网的电缆上。
8.一种用控制器局域网通信的电力负荷监控方法，包括以下步骤，其特征在于：
步骤1，主控模块通过通信模块与调度中心双向传送数据和命令；
步骤2，主控模块调用数据、发布数据，通过CAN总线控制并接在CAN总线上的各功能模块；
步骤3，各功能模块接收主控模块命令进行相应的功能运行，如抄表、读取数据、控制闸开关，并通过CAN总线与主控模块通信。
9、根据权利要求8所述的用控制器局域网进行通信的电力负荷监控方法，其特征在于：在所述的步骤3中还包括以下步骤，
步骤3.1，抄表模块接收主控模块命令，采集到外部各种电量信息后，通过CAN总线发送到主控模块；
步骤3.2，脉冲遥信模块接收主控模块命令，读取外部设备的开关量数据和电能表的电能量脉冲输出数据后，通过CAN总线发送到主控模块；
步骤3.3，遥控模块通过CAN总线接收主控模块命令，读取外部跳闸设备的状态量数据，并控制外部跳闸设备动作，通过CAN总线发送到主控模块；
步骤3.4，显示模块通过CAN总线接收主控模块命令，控制状态指示灯的显示状态，与键盘交换信息；并将处理后的电力负荷数据显示在显示器上。
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