信号微机监测通信系统UPPAAL建模(3)
TJWX-2000型微机监测系统网络结构分为站机对段机之间通信的基层网和段机对铁路局、铁道部管理机之间通信的上层网。铁路局与铁道部作为上层网络终端，具有终端所有功能。它以数据终端方式在电务段服务器上登录，连至电务段监测网。上层终端可以通过专线或拨号随时联网。站机与段机间的传输通道采用冗余自愈技术，适应多种网络拓扑结构。在进行网络设计时，遵照通信协议，每个站增加网卡、集线器、路由器等网络设备。它利用Windows NT 的固有联网功能，将所有站的监测系统、电务段的服务器和车间机构成一个大的广域网。所有设备如服务器、站机、车间机，在网上处于一个对等的地位，相互之间通过TCP/IP协议进行网络传输，所有的路由、校验由操作系统和路由器实现。这样就将TJWX-2000型系统分为网络与检测两个部分，监测软件不针对网络设计，网络的升级也不影响监测软件的运行，其扩充性与可靠性都将得到显著的提高。
2.2 微机监测系统中的通信协议规范
TJWX-2000型微机监测系统中主要将采集终端采集到的轨道电路信息通过CAN总线及RS232串口发送到采集处理机中，采集处理机再根据规定的协议格式将数据以RS422串口或TCP的方式传送至监测站机。
由于各信号设备生产厂家生产的设备型号不同，CAN总线上传输的数据格式也不一样。为此铁道部使用了一个较完备的方案，该方案明确规定了采集处理机与监测站机之间的通信协议格式，要求采集处理机无论与采集终端采用哪种通信协议，都必须按照规定的协议将数据传送至站机，实现向站机的数据发送及对站机的命令进行及时响应。
2.2.1 CAN总线与采集终端
CAN总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它是由德国BOSCH公司80年代为解决汽车中的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤文，通信速率可以达1Mbps。CAN属于现场总线的范畴，它是一种支持分布式控制或实时控制的串行通信网络[4]。
CAN总线的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，并用数据通信块进行编码，采用这种方法的优点是可使网络上的节点个数在理论上不受限制。这种按数据块编码的方式还可使不同的节点同时收到相同的数据，这点在分布式控制系统中很有用[5]。
在CAN总线通信接口中集成了CAN总线的物理层与数据链路层的功能。可完成对数据的成帧处理。CAN总线的数据段最长为8字节，可满足通常工业领域中的控制命令、工作状态以及测试要求，同时8个字节不会占用总线过长的时间，从而保证了通信的实时性。CAN总线的卓越性能、可靠性和独特的设计风格使得它被公认为最有前途的现场总线之一。
(1) CAN数据帧格式
在CAN帧格式中主要有三个域，分别为ID域，DLC域和Data域。在ID域中DIR代表方向位，其中0表示从采集处理机到采集终端，1表示从采集终端到采集处理机。M/S代表帧性质：0表示自主数据帧，1表示应答数据帧。G表示帧的优先级：0表示高优先级，1表示低优先级。address代表采集终端的CAN总线地址：为0-31。在DLC域中type代表帧的类型，本协议固定为二进制数100的自主单帧。在Data域中有八位，这八种为Data1/index、Data2/1bytes、Data3/hbytes、Data4—Data8。
(2) 采集终端的数据发送形式
采集终端将采集到的数据通过CAN总线经CAN转换器转换为RS232串口信息后进入采集处理机。采集处理机根据触发的串口读取数据信息。采集终端每隔5-7秒采集轨道电路电压、电流及频率等信息，并向采集处理机按CAN格式发送。