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图1 CAN总线的物理层结构
三、 现场总线在泵站集控系统中的应用
1．工程简介葛洲坝廊道泵站遍布整个葛洲坝，从大江右导墙到三江二号船闸，全长约3km，纵深分布在约50m高程的范围内。如果现地排水设施故障，不能及时发现并及时处理，可能引起水淹廊道等重大事故。如何提高运行设备与控制设备的可靠性、安全性以及如何将分散分布的泵站运行设备进行有效的监控和管理，是分布式泵站控制所要解决的主要问题。葛洲坝分布式泵站集控系统的实际通信电缆总长近7km，采用了新一代贝加莱可编程计算机控制器PCC。在方案设计中，主控制器采用PCC2005，现地控制单元采用PCC2003。由于PCC的中央处理器上都集成有CAN接口，这就为CANBUS提供了很好的物理条件。上位机采用双机冗余，通过标准OPC实现与下位机进行数据交换。该系统解决了廊道泵站集控难的实际问题，并进行大坝渗水量统计分析，为管理者提供了分析决策参考数据。 2． 系统结构特点葛洲坝分布式泵站集控系统总体上采用了两层网络、两段现场总线的分布式集控解决方案。其网络网络结构示意图如图2：
图2 葛洲坝分布式泵站集控系统的网络结构示意图由图可以看出，系统的结构特点如下：
（1) 系统由两层构成，一层为集控层，一层为现地控制层。集控层由10M标准以太网和主控制器MCU组成，负责管理所有现地控制单元信息的收集，同时负责与上位机的数据交流任务。MCU在系统中也充当了网关机，实现规约转换的作用。现地控制层由两段网络和14个现地控制单元组成。总线的一段为大江CAN网络，一段为三江CAN网络。两段CAN总线负责采集现场泵站设备的所有数据，同时将现地单元预处理的实时数据送到MCU。（2) 系统设置主控制器MCU。MCU上集成有以太网接口和CAN总线接口，指令处理周期为0.2μs，以满足数据处理的速度。MCU实现的通信规约转换，将系统中的总线结构转换为以太网结构。由于应用了网络分段方法，MCU又承担管理两段CAN现场总线的任务。（3) 系统由两段CAN网络组成，两段CAN总线统一由主控制器MCU管理。采用这种网络结构不仅延伸了CAN网络分布的距离，而且扩展了节点的容量。理论上一条CAN网络上可扩展64个从站，如果应用双CAN网则可扩展128个CAN从站，这远远超过现场的要求。（4) MCU采用两路电源和UPS冗余供电方案，以保证网络核心正常工作。 3． 通信规约配置葛洲坝分布式泵站集控系统的现场总线网络部分采用NET2000通信协议，使CPU或多处理器的接口信道上有最大可能的数据吞吐量。该协议由“NET2000”的结构成员进行配置。NET2000具有如下特点：（1) 具有交叉连接通信的主从协议（2) 异步面向帧的协议（3) 帧的最大长度为512byte网络配置仅需一次，所以应把其放在INIT-SP中，分布式泵站集控系统标准参数配置： |
