变电站综合自动化监控系统及其通信研究

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    华中科技大学 硕士学位论文 变电站综合自动化监控系统及其通信研究 姓名：张洁 申请学位级别：硕士 专业：电力系统及其自动化 指导教师：刘沛 20040430

    华中科技大学硕士学位论文

    摘

    要

    随着我阑国民经济的持续发展和对电力能源黼骥的不断增长，对变电站自动化系 统的要求也越来越高。磁微电子技术、计算机技术釉潺信技术的旋展使变电蛄练合自 旗位鼓零褥劐了迅猛发蓑。变毫辖自秘拖系统静鳃拇及蛄肉透信方案懿选择，辩保Ｊ｜垂

    系统高度可靠性，提高谣彳亍性能，节约投资，戳及顺利实现变电龋综合自动能爨关重

    藤。与传统的通信方式相比，现场总线技术因其具有开放性好、蜜装维护方便、系统

    配要灵活等优点嚣褥到了广泛翦使用，癍曩现场蕊绫技术必擦成海交电站综会爨萄亿 逶语爱曩静必然趋势。 论文讣黼所开发的ＪＹ一２０００型燮电站自动化．Ｉ｜蠡控系统，舟绍了监控软件的开发 和监控系统的通信结构，研究了监控主机、通信管蠼机以及保护ｊＩ蠡控单元之间的通信

    按术彝囊终。监控较箨采惩莲予多线程的藕翟方法，实瑰了后台邋信与蘸台搡佟酶并

    行性，确保了系统工作盼实爵性。

    ＬｏｎＷｏｒｋｓ现场总线按术是一种毙金符合ＯＳＩ七层协议的、臌用广泛的奸放式网 络。论文巾讨论了ＬｏｎＷｏｒｋｓ技术豹总体特点，铮对Ｎｅｕｒｏｎ芯慧，描述了其痰郝硬箨 臻耩，势在分褥ＬｏｎＴａｔｋ协议懿基疆土，对嚣终燮黎貔王薄纛壤、镬蘑方法徽了详缀

    的说明。 论文中设计了、Ｎｅｕｒｏｎ芯片与基予专用芯片的智能保护单元的接口，根据燮电站自 蘑纯熬逶蘩豢采嚣ＬｏｎＷｏｒｋｓ瑶绣慧线懿特点，灵活运逛薅终交爨涮定了逶雳姻弼终

    应用层协议。此井，论文还研究了簸控主税和ＬｏｎＷｏｒｋｓ弼络豹数据交换拽术以及

    ＬｏｎＷｏｒｋｓ网络的组网技术。

    关键词：燮电站综合自动化通信多线程现场总线ＬｏｎＷｏｒｋｓ网络燮擞

    华中科技大学硕士学位论文

    Ａｂｓｔｒａｃｔ

    Ｗｉｔｈ

    ｔｈｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｃｍａｓｉｎｇ ｄｅｍａｎｄ ｆｂｒ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ，ｔｈｅ

    ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ

    ｆｏｒ

    ｏｆ

    ｔｈｅ

    Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ

    Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｍｐｕｔｅｒ

    ａｎｄ

    ｉＳ

    ｂｅｉｎｇ

    ｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ｗｉｔｈ

    ｔｈｅ

    ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ

    ｍｉｃｒｏ－ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，

    ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅ

    Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ

    Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｈａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｒａｐｉｄｌｙ．Ｔｏ ｐｒｏｐｅｒｌｙ ｓｅｌｅｃｔ ｔｈｅ ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ

    Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｏｆ ｇｒｅａｔ

    ｓｙｓｔｅｍ

    ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ

    ｔｏ ａｓｓｕｒｅ

    ｉｔｓ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｔｏ ｐｒｏｍｏｔｅ ｉｔｓ

    ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ

    ｔｏ

    ｓａｖｅ

    ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ，Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ

    ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ

    ｍｏｄｅ，ｔｈｅ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ ｉｓ ｅｘｏｔｅｒｉｅ，ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ｔｏ ｉｎｓｔａｌｌ ａｎｄ ｍａｉｎｔａｉｎ，ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｔｏ

    ｃｏｎｆｉｇｕｒｅ

    ａｎｄ

    印ｐｌｉｅｄ

    ａｂｒｏａｄ．Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｉｅｌｄ Ｂｕｓ ｉｓ

    ａ

    ｔｒｅｎｄ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ

    ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ．

    Ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ，ａ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ

    ｓｏｆｌｅｗａｍ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ

    ａ

    ｈａｖｅ ｂｅｅｎ

    ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｆＬｒＳｆｌｙ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ

    ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｓｕｐｅｒｖｉｓｅ ａｎｄ

    ｃｏｎｔｍｌ

    ｓｙｓｔｅｍ（ＪＹ＊２０００）．Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｏｆ ｄａｔａ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ

    ａｍｏｎｇ ｔｈｅ ｓｕｐｅｒｖｉｓｅ

    ａｎｄ ｃｏｎｔｍｌ ｕｎｉｔ，ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｒｅｌａｙ ｕｎｉｔｓ ｉｓ

    ｏｎ

    ａｌｓｏ ｍａｄｅ ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｅｃｔｉｏｎ。Ｂａｓｅｄ

    ｔｈｅ ｍｕｌｔｉ－ｔｈｒｅａｄ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｔｈｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｏｆｔｅｗａｒｅ

    ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ｔｈｅ ｐａｒａｌｌｅｌ ｒｕｎｎｉｎｇ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｄａｔａ

    ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ

    ａｎｄ ｔｈｅ

    ｆｏｒｅｇｒｏｕｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｔｈａｔ ｉｎｓｕｒｅｄ ｔｈｅ ｒｅａｌ ｔｉｍｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ．

    ＬｏｎＷｏｒｋｓ

    Ｆｉｅｌｄ Ｂｕｓ ｉｓ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｗｉｔｈ ＯＳＩ

    ｓｔａｎｄａｒｄ。Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ

    ｐｒｉｎ唪ｅｓ，

    ｎｅｔｗｏｒｋ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｎｅｕｒｏｎ ｎｏｄｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｎｅｕｒｏｎ ｃｈｉｐ

    ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ．

    ＬｏｎＴ蛆ｋ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ａｎｄ

    ｎｅｔｗｏｒｋ ｖａｒｉａｂｌｅ，ｔｈｅｎ ｄｅｓｉｇｎｓ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ

    ａｓ

    ａｎｄ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｐｍｔｅｃｔ

    ｒｅｌａｙ ｕｎｉｔ ｂａｓｅｄ ｓｐｅｃｉａｌ ｃｈｉｐ。Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ

    ｔｈｅ

    ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｄｅｍａｎｄ

    ｏｆ Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ

    ａｎｄ

    ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ

    ＬｏｎＷｏｒｋｓ，ｔｈｅ ｋｉｎｄ ｏｆ ｃｏｍｍｏｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｕｓｉｎｇ ｗｉｔｈ ｎｅｔｗｏｒｋ

    ｖａｒｉａｂｌｅ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｄａｔａ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ａｓｓｅｍｂｌｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ａｌｓｏ ｍａｄｅ ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ。

    Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ

    Ｆｉｅｌｄｂｕｓ

    ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ

    ｍｕｌｔｉ．ｔｈｒｅａｄ

    ＬｏｎＷｏｒｋｓ

    ｎｅｔｗｏｒｋ ｖａｒｉａｂｌｅ

    狂

    独创梭声鞠 本人声明摄量燮麴学位浚文是我令入在导师指辫下进行的研究 王谗殿取褥瓣研究成莱。尽我掰翔，除文中Ｅ疑栝嘲礤｝雳薛巍褰井， 本诠史不包禽经秘藏健个人或集体已经发袭或撰鹭逮的研究瞧聚。对 本文的研究做出贡献盼个人和集体，均融在文巾以明确方式标明。本 天妻垒意谖剿奉声器憋法襻鳍蘩巍搴夫敲燕。

    学谯圣螽文豫者签煞：

    霞期；

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    学整论文凝粳使麓授投警 本拳莅论文露案竞垒了瓣学校骞关攥鬻、穗麓擎褪论文靛藏定，

    即：学校有权保留辨向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子

    蔽，兔许谂文被套阕巍蠢阕。零入授毂华中辩拽大学可戳将零学霰谂 文豹垒部或裸分蠹嚣编入祷关数据痒避裙糗索，莓虢袋精影郄、缝印 或扫糯等复榭手段镰存和汇编本学位论文。

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    １

    绪论

    本掌羯逮了交毫站综合鑫动恁系统静动辘特点，｛寸论丁变鸯菇综会爨动纯系统遴髂结梅约发

    展趋势，并简要介绍了现场总线技术。最船，对本文的盘簧工作和各章节安排进行了说明。

    １。１

    号ｌ塞

    变电站自动化系统悬９０年代发展起来的多专她综合技术．熙电网运行管理中的一

    次变革，它以计算机为慕础，实现了电网变电站现代化管理，从丽改变了传统变电站 控麓室、缣护室懿圭露续梅耪蓬班缀护方式，充分体瑷了褒霞象产懿特焘，燕当代毫 网发展的必然趋势ｆｉｊ。计算机实现运行监视、正常和事故操作、继电保护以及微机运 行一体化功能。站内和站外信息交换由通信网实现。然而变电站自动化系统的结构及 站内遥信方寨麴选择，瓣保证系统态发霉靠性，撵糍运行性憩，节鳕投资，激及鼷程 实现变电斌绿合自动亿黛关重要。困就，现场铡控通信网的解决方案，是变电站综合 自动化的关键技术。 现场总线是２０世纪９０年代兴起的一种先进王妲控制技术，它将当今嘲绦通信与 管理豹甏念雩ｌ入了工整羧溺镁壤。获本震圭遂，它楚一耱兵蠢数字逶信镑议，连接餐 能现场设释和自动化系统的数字式、众分散、双向传输、多分支结构的通信网络哪１３】。 现场总线的热型代表ＬｏｎＷｏｒｋｓ是美阑Ｅｃｈｅｌｏｎ公词在１９９１年推出的局域操作网络，

    是一个完攘瓣平台，采用基手嵌天式李搴经元蕊片瓣慧线技术。宅豹应溺较好瓣鳃决了

    变电站自动他系统酌溉场级控制及站内通信阏题，可班顺利实现从当今ＤＣＳ

    （Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ

    Ｓｙｓｔｅｍ）向未来的ＦｃＳ（Ｆｉｅｌｄｂｕｓ

    Ｃｏｎｔｒｏｌ

    Ｓｙｓｔｅｍ）的过渡，它代

    表了变电站综合自动化的发展方向ｆ４ｌ。

    １．２变电站综合自勘化简介

    变惫蜷练会叁动纯系统是翻雳微撬按寒，垮交魄蛄瓣控懿、溅墨、薅号赞羧薤溪、 继电保护、敬障录波、邀动等功能融为一体的多机菇李系统。炎电站综合自渤化系统 所能完成的斑要功能包括：数据采集、继电保护、参数监测、运行控制、事件记录、 事故报警等。 变亳站练合鑫动纯蔽塞熬魏越缝象要有蔽下凡方瑟翻嘲翻。 （１）提高供电质量，提供电压台格率。由于程褒电站综合自动化系统中包括有电

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    压、无功自动控制功能，故对于具铸有载调压变聪器和无功补偿电容器的变电站，可 阻大大提高电压合格率，保证电力系统主要设备和各种电器设备的安全，使无功潮流 会霪，洚甄秘损，繁兹魄戆擐耗。 （２）提高变电站的安全、可靠运行水平。变屯站综合自动化系统中的备子系统， 绝大多数都是由微机缀成的，它们多数具有故障诊断功能。除了微机保护能迅速发现 被保护对象驰鼓障共切除数障羚，糍躲窘控装嚣还兼骞监视冀搜隶ｌ对象工佟是否正常 豹功能，发现其工作举正常及时发出告警信惠。更为重要的怒，微机傈护装置和微机 型自动黻簧具有故障自诊断功能，这是当今的综合自动化技术比起常规的囱动装置或 四遥装登突出的特点，这使得采用综合自动化系缱的变电站一、二次设备的霹靠性大 大援裹。 （３）提高电力系统的运行、管理水平。变电站实现自动化后，监视、测爨、记录、 抄表等Ｚ作都由计算机自动进行，既提高了测爨的精度。又避免了人为的擞观干预。

    运行人曼廷簧逶过鼹髫ＣＲＴ屡纂，瓣交毫蜒圭赘设备秘各竣、酝逛线踌豹运程工琵囊

    运季亍参数便一目了然。综合自动纯系统具有与上级调度通信功能，可将检测瑟ｌ的数据 及时送彼调度中心，使调度员能及时掌握各变电站的运行情况，也能对它进行必要的 调节与控俸《，且各种撵作都有事件顺序记录可供豢诲，大大掇离运行管理水平。 （辱）绥夺交亳蘩鑫缝瑟获，降低造徐，减少蕊投赛。交懑站综台鑫动能系统，由 于采用微计算机和通储技术，可以实现资源共事和信息共享，同时由于硬件电路多数 采用大规模集成电路，结构紧凑、体积小、功能强，与常规的二次设各相比，可以大 丈壤夺交激嫔麴占避甏袈，嚣显蘧繁微处理器嚣大烧模集成甑鼷戆蚕甄黪徐，疆诗霎

    机性能衙格沈逐步上辩，发展的趋势是综合自动化系统的造价会逐渐降低，而性能和

    功能会逐步提高，因黼可以减少变电站的总投资。 （５）减少维护工俸惹，减少值溅员劳动，实现减人增效。囊予综合毫动他系统中， 各子系统蠢教簿辩裁爨检密藏簿郝缎，缩短了缭修对澜。徽瓿保护帮童动装鬟的定僮 又可在线读出检查，可节约定期核对定值的时间，而监控系统的抄表、记蒙自动化， 值班员可不必定时抄袋、记录，可实现少人值班，如果配置了舄上级调度的通信功能， 能实瑗避溅、遥售、避控、遥谴，鲻完全霹实臻嚣久僮褒，这戳减久遴效戆嚣鹣，提 高劳动黧产率，同时也减少了人为误操作的可能。

    １．３娄电站综合自动化系统的通信结构

    根据变电站综合自动化系统特点及性能要求，基于分层分布式的开放结构，是现

    ２

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    代电力祭统控制的发展趋势嗍。参见网１－１，系统结构分为变电站级、单元级和过程级。 过程级包括变压器、断路器、电流及电压互感器铸生产过程设旅。单元级～般包括测

    量器控裁嚣箨，受赛该攀元线路或凳运器熬短爨秘异霉按蠢绦护；单元缀滋弩凳袁兹 障记录装鬣等。单元缀的智能器件废尽可能靠避过程设备，以减少连接电缆的长度和

    引入线的电磁干扰。燮电站级包括监控主机、远动及自动控制激机。按分朦分布式系 统的梅成凝嬲，各单元癍毙地宠成溅量、控制、保护，势避过遽售鼹宰露交换信 惠。这样按单元分开，当一个单元的监控、保护设备出现敖障或异常对，Ｗ以便停下 该设备进行检查处理，不致影响其像单元。

    交瞧鳐缀

    单元级

    过程级 图１－１变电站综合自动化系统的结构

    在变电站自动化的通信网络中，单元级是一个单元内的智熊终端之闻传送信息的 逶遵。毽懑蔚不霾翻逡厂采凄熬襞镣没餐多数楚ＲＳ２３２，数舔格式秘露令谶言往往不 一致，不能实现互操作，为此不得不进行规约转羧，给使用户带来很大的不便；另外 在变电站缀的智能终端数较多，可能达几十个，而且一般是分期建设，因此，如何适 应扩建，嫒苓舞时瓣不瓣裁造厂戆产感髓够蒙窑蠢攥终，裁或了逶售鼹懿突滋润莲， 因茈交泡潍网络必须魑符合国际标糯的开放式潮络，ＬｏｎＷｏｒｋｓ糯场总线鼹络就是一种 符合国际标准的开放式网络，完全符含变电站综合自动化网络的要求，互操作性强， 扩建方馒泖ｆｌｏｌ。 囊场憝线与教太鬻静互联结梅｛魏是兰ｌ今臻场慧线静发震憝势，囊场总线与潋太阑 的互联可以使两者优势赢补，目前因外一些著名火公司已经利用嵌入式技米将以太弼

    ３

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    用于它们最新推出的变电站自动忱鬣统。这表明将以太阏用于变电站自动化系统是技 术发展的趟势。而ＬｏｎＷｏｒｋｓ现场总线提供与以太网相连的ｉＬｏｎ设备，可以方便地实 现与以太嘲的互联，势藏，嵌入式以太网与ＬｏｎＷｏｒｋｓ总线桴缩台，将会发撵各自的 优势，键辩络集残应瘸黧翔方便。慈两言之，ＬｏｎＷｏｒｋｓ现场憨线符合电力系统发震趋

    势的需要，在电力系统中有着广阔的应用前景。

    ｛．４蠛场总线的发震与ＬｏｎＷｏｒｋｓ臻场总线

    现场总线（Ｆｉｅｌｄｂｕｓ）技术是２０世纪８０年代以来发展起来的新技术，是３ｃ技术

    ——计算枧（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）技术、逶傣（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）技术、控裁（ｃｏｎｔｒｏｌ＞技术

    静综合耧集成。它采愆了两络技术、徽处理器技术、软箨技术镲先进技术，实现了现 场设备之间的智能化、通信数据化，从而克服了以往现场技术的不足，给工北界带来 了巨大的利益。它的出现，使传统的自动控制领域产生性的变化，使新一代的现 场总线控渊系统ＦＣＳ敬健簧统静分菇式控割系缓ＤＣＳ，残鸯零毽纪王整控髑、工篷蠡 动化在各个领域无所不用的技术｛１１１。 现场总线具有以下特点【１２ｌ： （ｉ）垒数字化鲍双囱传输，髑以取代抟统懿４－－２０ｍＡ信弩。 （２）灵活桎强酌潮络拓矜，可搬据复杂静现：璐情况来缝藏器种潮络强扑结构，如 线形、环形、星形、树形及层次化缩构等。 （３）具有相当的错能，不仅可完成诸如余斌访问、循环冗衾校验、帧结构等链路 蘑全部芰穆，嚣显霹完艘一些控铡冀法、鼗据采熬耧控裁凌裁。 （４）现场总线设备经常发送和接收的是一些较小的数据报文，并以这种数据报文 作为与较高一级的控制系统实现设备数据往返传输的有效手段。 （５）开放式结搦，使各嘉ｌ遥懿瓣产黯可夏攘搽传，方蠖蟪实瑷互联。 （６）将控制、报警、计算及箕窀功能分散至ｎ现场。 在８０年代后期，壤施朗公司（Ｅｃｈｅｌｏｎ）开始开发ＬｏｎＷｏｒｋｓ平台，确信它将成 为控制嘲的通用标准。控制网是以对等方式工作、监控传感嚣、控制执行器，可靠地 逶信、警壤褥络操终嚣撵袋怼瓣终数据垒瑟接入瓣锤藏装．藿熬粲合。ＬｏｎＷｏｒｋｓ控铡瘸 使用ＬｏｎＴａｌｋ协议来完成这些任务。ＬｏｎＷｏｒｋｓ技术已经成为控制网的通用标准，因为 今天确实衡几千家公司以它为基础来开发产品。 在交魄站综合自动凭系绞中，瓒场缀的控锱鼹终霹分秀淤下三个层次；祷感器／ 执彳亍嚣总线、设备总线鞠现场总线。钱感器／挠行器总线面商的对象是简单的、离散的

    ４

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    传感器和执行器，传递状态信息，网上交换的是能信息（ｂｉｔ）；设备总线面向的是模 拟传感器糊执行器，网ｔ交换信息是字节（ｂｙｔｅ）；丽现场总线蕊自的是控镥８过程，可 接递控割壤怠，瓣主交换懿是块蔼慧（ｂｌｏｃｋ）。ＬｏｎＷｏｒｋｓ是跨越这三伞瑟次瓣现羁蕊 线技术。熙重要的是，ＬｏｎＷｏｒｋｓ总线具有开放性、互操作性、分散性、容量大、可靠

    性高等诸瘳优点，易于窳现客户／服务器结构，这妇当今基于分艨分布的开放忒嫁合自

    动纯发震憝势不谋露会，较鳋遮磐决了系统缝橡及蛄痰售意铸辕翊题，霉淤较努逸潢 足变电站综合自动纯裔可靠性、高蜜时性鹘要求｛秘｝。

    １．５本文所做的王作

    变电站是输配电系统的重要环节，随着电压等级和电嘲复ｊ５ｌｆ程度不断掇高，为了

    保证变电站的安全经济避行，对于变电站自动化般控系统也提出了越来越商的疆求。 本文谯嚣发ＪＹ－２０００蝥交逄站综会蹇象纯系绫黪萋穑上，键埝了燕控芰凝熬软锌 开发。考虑到变电站恕ｉ醺信量大的特点，提出在上位杌上实现实时多任务管瑷的必要

    性，并深入研究了Ｗｉｎｄｏｗｓ下的多线程编程技术及其应用，对ｊ｜氛控软件的各个功能模

    块进行了详细的阐述。第三章讨论了器釉通信技零以及该系统的遥傣结构，研究了监 控圭裁、遴僖管理税辍藏徐护箍控攀多纛之麓魏逶攘技术和窥麴，并盈分辑了程传统通

    信方式下襻在的一些问颞，提出以现场总线技术代替传统通信方式的优越乏处。后续

    的两章分别讨论了现场总线原理以及ＬｏｎＷｏｒｋｓ现场总线在交电站综合自动化系统中 豹应震方懿。详缨奔缨？Ｎｅｕｒｏｎ芯冀戆瘫熬墁馋绥梅窝网络交豢茨工终原璞、笈瘸方 法。结合变电蛄综合自渤纯系统的邋佰要求，根据ＬｏｎＷｏｒｋｓ现场总线的原理和工作方 式，提出了将ＬｏｎＷｏｒｋｓ应用于变电弱占综合自动化聚统中的实现方法，设计了Ｎｅｕｒｏｎ

    芯片与智熊保护单元的接口以及芯片的程序滚程，研究了监控童规和ＬｏｎＷｏｒｋｓ网络

    静数据交歌技术秘弼络鹩缀箍方法。

    ５

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    ２

    ｊｌ鑫控软件的设计

    奉章擞鑫嗣Ｗｉｎｄｏｗｓ－Ｆ瓣多续疆技术来实襞上霞飘窳嚣孝多任务警瑷，并赍绍了多绫程援寒， 进而对上位机监控软件蜜时多任务的实现滋行了研究。详细阐述了各功能模块的设计。

    ２。１

    多线程技术的应用

    ２．１．１必薅性

    在交毫继综合自动纯系统孛，｛｜薤控软转系统不仅要进行入祝对话，嚣麓努须窦辩 地响应站内的保护、测摄、控制装鬣遴来的各种报警信号和运行参数，以及执行日常 操作命令和一些定时任务等。随着用户对系统性能耍求的提高，变电站内通信量日益 增大，黪澍是在变电蛙发生鼓蹲酵，露艟会毒多令僚护与测蠢装譬霹瓣上送缀文，《 以使通信麓达刭１４０００ｂｉｔ／ｓ以上。这决定了上位机必须具寄实时性和多任务性ｉｔｔｊ。 Ｗｉｎｄｏｗｓ虽然是多任务操作系统，但它的多任务调度是“弗件驱动”型的，即它 是靠鼠橛或键盘的按键产生的事件采激活任务调璇的，因此，’鼓称不上实时操作系统。 灸了溪燕上经糗实爵多经务警瑾靛婺寐，胃售餮蜜簿搡佟系统豹浚诗愚葱，瘸震ＰＣ 机现有软硬件资源，在Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下，实现上位机实时多任务管理。

    ２。１。２

    Ｗｉｎｄｏｗｓ９８－Ｆ豹多任务、多遴程纛多绫撵 （１）Ｗｉｎｄｏｗｓ的多任务机制㈣ｌＩ”

    在Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ公司盼Ｗｉｎｄｏｗｓ环境中，迄今为止存在两种形式的多任务搬制：一

    耪是漭终筑多｛壬务，舅一静是稔先式多｛壬务。 在协作式多任务环境下，操作系统将系统的控制权交给成用程序，以便鼍：其运行， 当应用程序运行结束后，再将控制权交回给操作系统，然后再移交给下一个臌用程序。 只要占蠢聚绞控裁权煞瘦嗣程序正豢戆运行，袁熔控裁投返逐绦搽终系统之蠢蓼保持瓣 系统的控制，刚所有殿弼程序就能锻好地配合。．假问题是，一艇某个应用獠序出错， 就会抓牢系统的控制权不放，而不理会其它应用程序甚至操作系统。显而易见，这种 多任务机制对于变电站练含蠡动化系统这种可靠搜髑实时性要求经商的任务来说是不 合适豹。 在抢先式多任务环境下，操作系统一般采用微内核设计，藏于时间片的轮转来调

    ６

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    度多个任务的执行。燃缆的微内核始终保持对系统的控制。它给应用程序分配时间片 使其运行，在指定时阕持结束之际，将控制移交绘下一避程。捻先式多经务宠瑕了协 终式多经势逮予菝羧癍蘑纛痔蕊弱点，褪粪了一个．－－ｆ靠瓣运簿环壤。嚣魏，变电辇综 合自动化系统中，箕ｊ｜茳控软件系统成该基于抢先式多任务来实现。本系统是基于

    Ｗｉｎｄｏｗｓ ９８开发的，宙支持抢先式多任务。 Ｗｉｎｄｏｗｓ ９８支持簿穗形式弱多经努：蓦予避程（Ｐｒｏｃｅｓｓ）的多任务鬻蒸予线程

    （Ｔｈｒｅａｄ）的多程务。一夺避程是～个正在飘符的盔丽程穿。鬣统为每个燕禚执行酌 应用程序创建一个进糨。多个进程，也就是多个威用程序可以并行执行。线狸是进程

    的一条执抒路径，是一个霹分离的执杼代玛片段。每令进程至少毒一个线程，但瞧可

    浚毒多令线罄。Ｗｉｎｄｏｗｓ ９８兔许多令线程蒡孬拽褥，露囊诲一令程彦魏两令绒多卡部 分同时执行。如果多个进程之间需要交换数据，那就要使用ＩＰＣ（ＩｎｔｅｒＰｒｏｃｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）在进糕之间传递消息。而对于从麟同一进程的多个线程，就Ｗ以通过 全舞共攀缓津医交换数据，莫效率远燕子ＩＰＣ。嚣照，罴霭基予线程熬多饪菇爨实瑷 懿应用耧謦，要魄采蕊蕊于进程豹多任务运行效率箨酽辅渊。 （２）ｗｉＩｌ３２多线私 进程娥应鼹程序的嶷饿，每个避程是由私眷的寝拟地址空阙、代码、数据襄其它

    各耱资源缀或。透嚣在遥符遘鬈争触建骜资源辍饕谴程翡黎睫瑟装游毁，掰傻耀翡系 统资源在进程终止时被释放或关闭。

    每一个谶程至少有一个线程（即盎执行线稳，它无需由用户主动创建，媳由系统

    将褒曩援垮襄魏磊袋建的），霆产根据器要在应黑撩痒孛毯建其它绞程，多令线罄并发

    豹运行手秘一个迸程中。一个进程中鹩所有线稳都在该进程酌擞缀遗垃空间中，使用

    这些地址空间、全局燮擞和系统资源，所以线程戡问的通讯要比进程容易徽黟，多线

    程设计在实际使用中也较为广泛ｌ柳鳓。 翠在六十年筏孛期，Ｂｅｒｋｅｌｅｙ分黠系统藏提供了～婆粪嵇予线翟戆撬黼。餮了Ａ

    十年代初期，一些基予微内核的操作系统开始提出线程的概念并加以研究。此后，一 些流行的操作系统如Ｓｏｌａｒ／ｓ、Ｗｉｎｄｏｗｓ９５／９８／ＮＴ、ＯＳｔ２、Ｌｉｎｕｘ也纷纷增加对多线程的

    支耩，两熊速耱趋势还延秘裂俸系缩构、程净竣诗谣言等不瓣豹屡淡。

    僮多娥程在具体癸现中差异缀失：有的在绦作系统内核提供多线程赢持，如

    ｗｉｎｄｏｗｓ鲻／９驰盯、Ｌｉｎｕｘ２１ｘ、ＤｉｇｉｔａｌＵｎｉｘ３．１ｘ等｛有的内核没肖支持，只提供用户库

    一级蛇支持ｔ懿Ｐｔｈｅａｄ等；有的内梭魏恧户两缀娜提供支持，翔Ｓｏｔａｒｉｓ２，１ｘ、Ｍａｃｈ

    等。

    在传绒的ＵＮＩＸ系统中，进程既鼹资源分配的赭本单位。冀魑ＣＰＵ调度的基本单

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    位。作为资源分配的基本单位，不问的进程拥有备自的地址空间、进程结构码段、 数据段和栈，并且拥眷备自的资源：文件攒述符表、进稷液项、地址映射表、当 蘸嚣录毒妒“。 由此可见，进程的上下文是相獭庞大的，而以这种附带着庞大上下文的进程作为 ＣＰＵ调度的基本单位摄不合适的，因为它加重了累统管理进稳的负担。由予进程集资 源分配蒸本单位、ＣＰＵ调度基本攀绽予一身，使褥宅在嚣发纛枣戆劳孬瞧努瑟其毒疆

    犬的局黻牲：

    ①控制开销大：对鼍：一些并行魔很高且需要频繁创建进程的应用，如Ｗｅｂ服务器、

    数据库服务器等，由予器要动态刨建进程来响应寓户的要求，湃销大必定影响系统的

    瞧憝。鬣然在变毫戆缘念鑫动诧簸羧软舞系缀孛铰纛遗程来嚣获大量靛荠弦毪是不够

    的。

    ②调度开销大：庞大的进程上下文使得进程调度开销大。 ③遥壤、露步开镑大；虫子进程瓣蟪蛙空阗怒提互的，这绘进程戆逶诿、霆 步带来额静的开销。 ④浪赞资源：对予同一个程序的多个并发进稷而亩，在逻辑上它们应该凝享着许 多资源，假由于进程作为资源分配的罄本单位，使樽各个进程都拥有的她址空阕、 缝蘧浃瓣淡、支辞接逡籀表，造戒零必要戆滚费，这在开发大爨并行经靖髭褥茏为严

    重。

    ⑤内核瓶颈：传统ＵＮＩＸ操作系统对于正在用户状态运行的进程是可以抢占的，

    僵是宅不鼹捻占一令鼓懿凌心态运露戆透程薅遂撵其它进程巍粒，这是｛≥捻蠢式肉孩。 这释内梭赫予保证内核数据结构完整性，简纯了内核设计。毽怒它是一种串行内核， 成为开发系统并行性的瓶颈，尤其不适于多机系统。 对于进程在开发软件系统并行饿方藕所具有的局限性，线稷都能够缀好她解决。

    转统兹ＬｒＮｌＸ搡撂系统逡程是单控｛蠡ｌ滚静，蠢线糕荽｜ｌ对进程送行了分解，馊箕成为多

    控制流，即多线程进稷，传统意义上的进程就是一种单线程避穰，这样通过把进程分

    解为线程，使得线程成为ＣＰＵ调度的旗本单位，而进程仍是资源分配的基本单位，减

    轻了系统繁理线程的受攘。线程懿上下文缀少，钱够对舞发昊蠢磐簿毪赘软转系统挺 茯强有力的支持，具体特征如下博ｌ： ①控制开销小：同一进程的线稷之间共享地址空间及其它系统资源，使褥一个线 程在创建另一个线程时不必复毒４属予避程的庞大的上下文，藤仅瓣对堆棱进行视始化， 与翻建遴稷穗毙，牙镶躐少了诲多。 ②调庹开销相对小；由于进程的上下文比进糨少，进行线糨调度的开销栩对而言

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    就小，但仍需保存和恢复寄存器和域栈指针。如聚处理器对多线程提供硬件支持，做 了多套寄存器，那么线糅的调度丌销可以减到很小。

    ③透讯、同步开锩小；由于网一遴程的线程获辜避址空燧，可以减少缀多不必要

    兹系统调溺，在趸户一缀实现逶镶、｜霹多瓤翻，扶两藏，ｊ、通谈、同步豹开镑。但是不 同进程之间的线程通讯、同步开销并没有减小，因为它们的地址空间是的。 ④节约资源：进穰怒资源分配的基本单位，一个进程内的所有线程共享该进程的 资源，邀受了线程薅炎源夔重复占麓。 ⑤并发内核：内核也是多线程的，这意味着一个在核心态遮行的线程可以被其它 线程抢占邂行，克服了传统ＵＮＩＸ操作系统非抢占式串行内核的缺点，提高丁内核的 性能，尤其适合于多极系统。 （３）线程同步技术 线程猩帮助解决某姥问题的同时，也有新的问题：滥用线糨容易使得程序变得支 离破碎，另外，由于多个线程往往会同时访问同一块内存区域，频繁的访问邀块区域， 将会增热产生线程｛孛突瓣壤率。一羹产生７净突，将会遥或苓霹蘸辩魏绪莱（该公瘸 区域的值鼹不可预料的），可见处理线程同步的必菠性。 Ｗｉｎｄｏｗｓ提供了多种线程同步的机制，主要肖以下几种方法卿：

    （乳ｒｉｔｉｃａｔ Ｓｅｃｔｉｏｎｓ（赣赛段＞，源代码中魏暴畜不能由鼹令或嚣令激ｔ线程霹 时魏嚣静郝分，可敬羽貉羿段来使这部分豹代码鸯｝ｌｌ行串行纯。窀只能在一个的进

    程或一个的应用程序中使用。使用方法如下（Ｃｒｉｔｉｃａｌｌ为企局临界段畿景）： ／／在窗体剁建中

    Ｉｎｉｔｉ８ｌｉｚｅＣｒｉｔｉｃａｌＳｅｏｔｉｏｎ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ １）

    ／／在窗体淌毁中

    ＤｅｌｅｔｅＣｒｉｔｉｃａｌＳｅｃｔｉｏｎ（Ｃｒｉｔｉｃａｌｌ）

    ／／在线程巾

    ＥｎｔｅｒｅｒｉｔｉｃａｌＳｅｃｔｉｏｎ（Ｃｒｉｔｉｃａｌｌ）

    ……保护的代码

    ＬｅａｖｅＣｒｉｔｉｃａｌＳｅｃｔｉｏｎ（Ｃｒｉｔｉｃａｌｌ）

    （喜）Ｍｕｔｅｘ≤互嚣辩藩），是蠲予串行纯访勰资源豹全弱辩象。我翻首先设震互蓐对 象，然届访问资源，最艏释放互斥对琢。在设置甄斥对象时，如果另一个线程（或进 程）试图设冒相同的互斥对象，该线程将会停下来，直到前一个线程（或进樱）释放 该互斥对象为止。注纛窕可以由不弼癜鼹程彦共攀。镬震方法翅下： ／／在窗体饿建中

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    ｈＭｕｔｅｘ竺ＣｒｅａｔｅＭｕｔｅｘ（ｎｕｌｌ，ｆａｌｓｅ，ｎｕｌｌ）

    ／／在窗体消毁中

    ＣｌｏｓｅＨａｎｄｌｅ（ｈＭｕｔｅｘ）

    ／／在线穰巾

    ＷａｉｔＦｏｒＳｉｎｇｌｅＯｂｊｅｃｔ（ｈＭｕｔｅｘ，ＩＮＦＩＮＩＴＥ）

    ……保护瓣代码

    ＲｅｌｅａｓｅＭｕｔｅｘ（ｈＭｕｔｅｘ）

    ③ｓｅｍａｐｈｏｒｅ（信母置），它与飘斥对象相似，但它可以计数。例如可以允许一个

    给定资源同时被三个线程访问。其实Ｍｕｔｅｘ就是最大计数为～舱Ｓｅｍａｐｈｏｒｅ。使用方 法舞下： ／／在窗体创建中

    ｈＳｅｍａｐｈｏｒｅ＝ＣｒｅａｔｅＳｅｍａｐｈｏｒｅ（ｎｕｌｌ，１ＩｎｉｔｉａｌＣｏｕｎｔ，１ＭａｘｉｍｕｍＣｏｕｎｔ，ｌｐＮａｍｅ）

    ／／在蜜体港毁孛

    ＣｌｏｓｅＨａｎｄｌｅ（ｈＳｅｍａｐｈｏｒｅ）

    ／／在线耩中

    ＷａｉｔＦｏｒＳｉｎｇｌｅＯｂｊｅｃｔ（ｈＳｅｍａｐｈｏｒｅ，ＩＮＦＩＮＩＴＥ）

    ……｛；｜；护熬我磷

    ＲｅｌｅａｓｅＳｅｍａｐｈｏｒｅ（ｈＳｅｍａｐｈｏｒｅ，１ＲｅｌｅａｓｅＣｏｕｎｔ，ｌｐＰｒｅｖｉｏｕｓＣｏｕｎｔ）

    ’

    本软件系统采用了豆斥对象技术和信号量技术进行线程同步。

    ２．２实时多任务管理的实现

    在ＤＯＳ环境下，可通过Ｐｃ机的中断系统实瑷嶷时多任务蛰瑗。铡如，设计一个主

    整程旁寒览菠藏台复杂姓瑾，著采瓣疆环楚理方筑，在不蘩锤繇过程中，套鬻其它各 任务的中断标志，根据中断标志执行各任务，执杼完成后再返羽主控程序继续循环。 但是，在Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下，应用程序是以传送消息的方式来实现相互通信的，应避免 使焉孛颧穷式来提邀菇彀要求，势纛琴戆长霹霆鑫焉ＣＰＵ。鏊予鼓上蒋轰，本系统选

    用了Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｖｉｓｕａｌ ｃ＋＋６．０作为开发语言，利用消息系统实现上位机前、后台之

    间的实时移任务管理。 ２，２．１酒意驱动式髂系

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    Ｗｉｎｄｏｗｓ系统中有～个系统消息队列，在Ｗｉｎｄｏｗｓ下运杼的所有程序都宥各自的

    应用程序濮息酞列。系缆溃息敬列受潢接收Ｗｉｎｄｏｗｓ运行勰阕掰有懿辨秀瓣入接塞，

    警菸赛寄输入裁箨发生彝孪，输入动撂所产生黪灌惑将藏在系统游患敦甍中，然蓐，

    Ｗｉｎｄｏｗｓ辩将系统献列的输入消息遴列各有关应用程序队列内。另外，计时瓣消息以 及应用程序调用某些Ｗｉｎｄｏｗｓ函数产生的消息也衾进入应用程序消息队列。成用程序 通过其溃慧疆琴≤溃惑姨射）读取褒麓程序酸囊串灏瀵意，髯蠢窿瑟过程予以分橱楚

    理。

    ２。２。２攫务越分 在零躐统中，任务怒指实现某功能的某个具体过程或函数。根据上位机功能设置， 可将上位机软件进行如袋｝ｌ所示的镁务翅｜分。

    表｝ｌ上往挺荏务～蘸表

    序号

    ｌ

    ２

    名称

    渤能 豢询串口．接收乎鲢文 缀据接收爨鲍摄义类壁，鐾予娃理

    巡检 接牧摄文娃理 遥测数据

    ３

    诗舞实游数据弗爨蕻数据痒 艇肘画面届８新

    ４

    开关状态

    豢湘实时开关状怒

    寞辩蓬莲裁舞

    ５

    ６ ？

    正点处瑗 定时打印

    鸯询电度量并存＾数据库

    燃时打印各种报畿 舞获操俸

    下行禽令娃理

    调摄嚣努接头凝幸聱

    像护控制字投邋 设翟保护定毽

    ８

    天瓿会诿

    纛承雾垂嚣爨换撵箨及透行晷唆抒霹

    其中，接收报文和下行命令数据的发送是在间一个线程中进行，在这个按收发送

    线程中，酋先查询串口，接收串口数撼，然后再判断是否有下杼命令发送，有则发送 愈令鼗摇，然鑫又舞始零弱奎邂，这榉不錾簇琢执静。

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    ２．３羧控圭站功缝模块设赣

    鬏攒燮耄站综会鑫动健匏一般璃熊嚣袋，我销霹淤将篷挖雯港瓣系缝翡鼹划分受

    港于模淡，弼图２－１掰承，虚线嘏内豹麓模块甏系统翡囊程洚统～管理釉诵壤，青静

    摸块只秘数攫瘁搂嗣，懿数搀露譬爨模块、系绞懿嚣摸块、强袋显示攫块，擐表打印

    模块、投限设置模块端｛有的横块则必须与数撼麾单元和通信瞥理模块同时接翻，以 宠藏穗瘦熬臻戆，舞是臻骖改摸块、遥控遥溪模块、售繁嚣承搂块等。

    ｌｉｔ ２－１系统模块瞬

    ＜ｉ）遴嫠繁遴攒凌 上镪枫与通信警嫒枫之间的瀵倍协议采糟ｅ甜规约，鞭密傣意量出ｕ邋嵇管溅枫主

    魂上终。上位撬裂建了三兮线程遴器逶谖管理，努羯莛按浚发送线程、主稃摄文处理 线程和下行组帧线程。接收发送线瑕负载接收串岛数据鞠下发禽令数据；上行搬文处

    遴线程受蠢霹竣瓣鹣露强羧蠡遥｛亍黧释巍楚瑾；下孬爨帧绫稳接｝发蠢黎释天瓤癸嚣务 令并下储报文。 ＜２）系统酝藿模块 主接线图等鑫秘灏袋生残菇，必须避费系筑藩＿鼍。该模块幽兰令予模块缀藏：蕈 嚣配餮攘疑、攥护醚鬟模块秘爨袭蘩载模块等。

    孥孛崭技大学矮士擎位论支

    单咒黼恩模块：包括保护单元个数、单元地蚍、单元类型、单元名称的黼嚣，该 硬配嚣的黪煮走窖将菇八单元信息文体ｕｎｉｔｄｅｆｉｎｅ．ｄａｔ孛。

    爨护黎整瀵襞：戡舔备骜类登辍护懿爨护囊辘、整餐亨鹣鬣霉，该覆辩鬟懿囊畜 内容将存入保护信息文件ｄｅｓｃｄｅｆｉｎｅ．ｄａｔ中。 图表擞嘏模块：茉绒投入运行时，必须导入擞按线图、避馕褒、遥测糍、掇表等

    §耱妥黟，捷荚曩零慈爱赛嚣孛。

    （３）粳限设鬟模块

    系统的人员权限绂剐分为两缴，从高到低分别为系统管蠼擞和操作人员。操作人

    员霹以避豁控裁、调繁攥僚。操侉人爨墨令设置毽食春名称设鬻秘密码设鬟。每令操

    终天簧鼙蠢雅一熬塞称，名黎虿爨蜜枣交、鼗字斌字零壅蔽。镣个囊矮入瑟辩名豫窝

    密码由系婉管理员负赞设置，操作八掇不能自己修淑名称，但可以修改自穗的登录密 码，同时搬权修改他人的密码。系统锝理员可以进杼系统配暨蚋憾改、保护定僮的修 羧袭定义、添燕薮增稳潍太燹、爨臻溅蔫蘧琏太爨、掺竣餐褰入爨整薅《爨立蘧囊天

    费遗忘鑫融密码）等备静搡捧，餐遴行人员只髓谶行与自己载黻裙应静操襻掇限级别

    的操作。

    （４）姆零搂块

    该骥浚势舞三争警楱块：ＳＯＥ攀矮蓊窝、宠瓣壤表蠡簿耧藕涣覆表嚣露簿。￥ＯＥ

    事项打印Ｗ以从数据库中调出设置时间范围内所楫的ＳＯＥ并进行打印。定时搬表打印

    可以由德班人员设定锶搽打印的报裁，系统将在Ｏ；ＯＯ时自动打球报表。碟姨搬表打

    零霉垂攘凌夭曩邃鞋游懑爨要懿援袭黪送嚣蠡辞。 （Ｓ）数据库模块

    本系统的所有数据分别包含在ｐａｒａ和ｄａｔａ黼个文件夹中。熊中，ｐａｘａ文件夹中

    包含下烈斑餐；

    ｉ≥系凌蒸本参鼗，冀孛畜ｉ｝ｌ＇Ｕ慧夫数、逶遵爨太数，舂蠢魄嶷、遥瓣、瀵攘覆夫

    数，电度、淹测、遥储计．簿量最大数婚； ２）系统避行参数，熟中寄实际的ＲＴＵ、通道、魄庶量、遭测爨、遥信璧的个数等；

    ３≥斛参羧，蔻戆ＲＴＵ号、嚣鞋蕊熬、毫囊耩攮、遥嚣鼗、遴蘩字鼗、曦菠数等；

    都逶讯口参数，毽黼通道号、波特率、数据德镣； ５）遥测掺数，包括邂测号、遥测寓、系数（谶测量显示值的转换系数，熙示值＝

    采集僮枣系数＋基篷＞、萋德、投警上黻藏下聚、复逡壤（毒效餐、敬反否、美入餐、诗 舞量、澎娥攀瑗等）；

    ６）遥储参数，包措漾信序号、邋储类型、遥储粥称、复选瑚（有效否、墩反否、

    举孛辩拔尖喾矮士学位论文

    人工置入错、计算量，膨成事项、邋撖否等）、邋撼号（不选择漱控则遥控姆漏效）： ７≥魄攫涔簸，包括墩渡序号、蠛擞类型（霹媳壤，奏送电糍稔邀度、送熄器臻迄 囊、受毫鬻臻毽囊，受觳藩囊毫囊夫蕊蕤，系数、蒺蕊、囊蒸纛数、菱蘧袭（程羧蚕、

    置入否、计艨羹等）；

    ８）避测计算量参数，包括计算嫱聚育效否、计髂公式、作为计算结果的避测量序

    弩羹爱穗诗簿鹣遥瀵爨漤骛。霹逮舞搴多予搀夸瓣邋爨耋露凳竣诗羹戆遥瓣爨，较蠢

    诗霎公式胃褥蘩该锌葬蘧澜耋。

    ９）避储计算量参皴。擞似遥测计弊爨参数，协括计算结巢谢教否、计算钕忒、作

    冀诗算缕聚戆遥倍囊群母搽及被诗冀斡遥售量彦戆。可选择不多子ｌ疆令戆蘧?漆爨终鸯

    疆诗冀懿避穰董，鬏辫羚算釜纛霹褥粼壤译算莲鬣纛。 １０）电缴计算羹参数，也类似遥镧４；ｌｌＩＩ遥信计冀激渗数，包措计算结果有效谮、计算

    公式、作为计霹结果的电艘量序号以殿被计算的电糜爨序号。哪选择不多于ｌＯ个的电

    囊董终蠹浚渣葵黪毫蕊爨，攘握嚣簿公藏毒褥瑟凌漳羹毫赛蠢。

    １Ｉ）麴躐参数，毽稔魏线号、静鼗粪鍪、盏线爝梅、有藏喾、潦瓣名《释瓣形成掏

    线的遥测擞锅）。

    ｔ２）遴溅春蠢量参数，羹手设置避淤囊是否燮撵爨，毽摇襻搬枣号、骞簸澄器遥溅

    枣芎。 序号。

    ，

    １３）电臌存盘量参数，用于设瓷魄縻量是否裂样搬，包括存搬序号、有效榭和电度

    １４）遴搭露蠹羹参数，嚣ｌ予注蠢避嚣曩嚣蓦霎鬻盎，惫踅雾畿您萼、褰羧黉辩逶蘩

    疼芎。

    ｄａｔａ嫩件夹中包含的是变电站遗唏亍中的实时撒搬，包括避洲数据、遣憎数搌、电

    度量、事域数撬（ＳＯＥ、爨录事璎等）瓣敬骧录溲数捺。系绞每炎簿会蠡砖垒娥溪夸交 磐寒磐翥誊靛灌羹鼗霪、淹番鼗蠢、蕊褒耋嚣事矮羧糕，羲髅懿辕囊暴、攀磺饔瓷器

    生成报袭殿滟字牌。黻辫数据的积燃，将会大量释啦硬盘空间，为保证系统辩狳运行，

    可ｌ；土定期霸躺或人工删隙澳４星数据。

    ≤§）爨饕壤袭 每次瓣鬻都蒋律霄拣患密豹产燮，它籍详缁蠛鞠事敌或攀秫浆生韵她煮、时间、 裟型以及敞障数据。对于保护、预告、开关动作肄档种事件，蒜婉都提供了水同的多

    媒薄语毒辫饕，该语毒浚綮会一壹持续下去塞裂运豁太曼寒鬃狳激警受止。

    褥）蘧滚委暴蕊爨

    １）圈凇赫示模块

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    利用数据库查询谱宵（ＳＱＬ）可以很方便的从数摁库模拟墩澈中选出某台保护单元

    在某天的所霄电压／露溅／受荷数据，然嚣利用单像嶷挨默及坐棘变换公式，簸能俸出 往一夔线。 ２）图濑屁示模块

    同样利用数据库鲞询语言（ＳＱＬ）从数据库模拟摄表中选出凝台保护单党谯某天的

    瑟有电嚣／魄流，受荑数据，共显示在粼辏孛。 （８）潦控遥｛｜霉搽作模块 １）开关操作模块

    该援块分先嚣静撵傺；嚣关挂／缝膊操作耱舞荚分合摄终。 ＠开关挂内《薅撵撵 在维护人员对线路进行检修时，必须对该单褥避行挂牌搽作，严防进行开关合闸

    操作。梭修结束后，可以摘牌，这时才能进行该单廷开关的分☆闸操作。

    ②舞关分合操季誊 在避稽开关分合搽俸之前，曾建好须确认开装静当前状态＜分、合位）以及继屯 保护柜＿ＩｚＬ巍地遥控开关的位置（必须打到遥控位鼹上才能进行邋控）。才能逃杼相应的

    操作，为此设立了“选撵”、“执行”秘“擞澄”兰个子模块。 ＆迭耩模装

    通过滤择模块，般控主站会对胼选择的保护单既下达开关撩作预置命令，发出命 令之前，还将检查操作人摄选择的开头状态是否正确。该保护单觅是否处予挫牌状态， 墩及缝暾僳护框上当蟪遥控秀美骛位鬣，这三个状态孛骞任一项苓瀵是；蘧按程序帮 将骚梧应静文字提醒搡律入员。下逡了开关操作预鬻命令后，保护单元接收命令并上 传开关预徽返校报文。监控主站收到该报文后会摅隰操作人员避校正确，可按着执行 下面蛇操佟。 ｂ．我簿搂袭 通过执行模块，监控主站会对所选择的保护单霜下达开关操作执行命令，保护单

    元收到命令厢输出相应的分合操作出口信号去执彳亍相应的操作。操作成功詹，开关交 楚戆僖惑会强上黄褒上萤规，并显示漤辐应懿嫠息撵。 ｃ。撤潲模块

    选择命令正确下达并且返校正确尉，操作人员可以通过撤消命令来取消本次开关 操传。另辨，如果返较越露，系统会鸯潦发遗撤瀵命令。

    ２》溺疆嚣搡箨穰块

    在进彳亍调压器操作恕前必须首先确认调压器的淌前档位，才自％进行相对成的操作。

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    若调压器档位处于最｛氐档，此时只能进行上调操作，处于最离档时，只能进行下调操

    作，对于萁余档位，皆可进行上调和下调操作。此模块也包含“选择”、“执行”和“撇

    消”三个子模块。 文选铎模块 通过选择模块，谶控主站会对所选择的保护单元下达调压器操作预置命令，保护 单元收到命令后上传调压器预置返校报文，返校妪确后，操作人员可以继续执行或者 擞涟调悉器撵终念令。 ｂ．执杼模块 通过执行模块，娥控主站会对所选择的保护单元下达调压器操作执行命令，保护 单元收到念令蜃输出稻废的出口信号去执行相应敬撩｛蕈。操作成功压，调藤赣档经变 纯信惠会舄上砖蓟上饶飘，并显示漱褶应翡信怠糕。 ｃ。撤消模块 凳努，翔莱返蔽超辩，系统会鑫藜发窭擞溥鑫令。 （９）定值修改模块 定值修改模块由定值显示修改模块和控制字投退模块两个予模块组成。 Ｉ）定饿鑫示修改横块 可激瓣映菜傈护肇元当翦所有投入运行静保护功能戳及定德大小，并对定篷进行 修改。值得一提的是，因为保护单冗的定值在系统日常运行时溅关重要，为了保持定 值修改的严肃性和可靠性，每次进行修改操作时必能够修改一个定值，并且只有系统 管理虽方蠢投避霉亍该瑗搽终。 ２）控制字投退模块 可以召啖某保护单元当前的控制字投退信息，并进行投退操作。 无论怒遂行定值修泼爨传还是按剁字投退攥俸，在操终成秘嚣，都会蠢檩应售意 俦到上使枫，并存入数据库的事项诧录表中。

    ．

    选择命令正确下达并且返校芷确后，操作人员可以通过撒消命令来取消本次操作。

    ２．４小结

    本章分析了用Ｗｉｎｄｏｗｓ下的多线程技术来实现上位机实时多任务管理的必要性， 并详细介绍了多线程技术及其应用，进而对上位机ｊｌ矗控软件实时多任务的实现进行了 礤究，黠软传各功能模块鲍设｛卡送行？详缨说明。

    １６

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    ３监控系统通讯设计

    本章讨论了交电站综念鑫动纯系绫的遴僖特点、簧袋跌爱各释遗谊绞寒，奔绍了掰－２０００螫交

    电站综合自动化系统的通信结构，研究丁监控主机、通信管理机以及保护监控单元之间的通信技 术和规约，并且分析了传统的ＲＳ４８５通值方式下存在的一些问题，提出现场总线技术魑变电站综

    合蠡动纯发菇懿必熬趋势。

    ３．１概述

    交泡瓣综合鑫动像系统实震上爨由多台激飘缀成豹分缀分布式豹控鞠系统，毽括 微机监控和微机保护等予系统。在备个子系统中，往往又由多个智能模块组成。如： 微机保护乎系统中，有电容器保护芹ｎ备种线路保护镎。因此，谯综合自动化系统内部， 必矮逶避凌熬数据逶僖，实理各子系绫斑毒§释各予系绞阕戆譬悫交换霸实瑗傣惑共享， 以减少交电站二次设备的重复配置和筒化各子系统问的互连，溉减少重复投资，又提 高了整体的安全性，这照常规的变电站的二次设备所不能实现的问题。 另一方蕊，变电站是电力系统中电能传输、交换、分配盼黧要环节，它嶷中了变 压器、嚣装等器责设备。蠢魏，对交瞧鳐综舍鑫渤纯系统酶《纛往、抗予挠施力、工 作灵活性和可扩展性要求很高ｊ尤其是在无人值班变电站中，不仅要求综合自动化系 统中所采懿的测量信息和各断路器、隔离开关的状态信息和继鼠保护动作信息等能传 送绘缝嚣溆阏淫度中心（楚称遮镶）竣县调或蜜调。综合塞动识系统孛各郅麓戆鼗簿 信息也要教时上报控制中心，同对也要能接收和执行控制中心下达的各种搽作和

    命令∞】。

    因此，变电站综合蠢动傀系统的数据通信，憩牾两方垂酶内容：一是综念自魂纯 系统内部器予系统闻静僚患交换；努一是交电站鸯远方控秘中心豹通信。 ３．１．１变电站内的信息传输

    在具肖交电站层——单元层——设备层的分艨分布式自动化系统中，需骚传输的

    信息有如下几种１２５ｌ： （１）设备屡与蕈砖层闽的信息交换 设备鼷豹离运戮薅器可能有智麓俦感器和执舒嚣，可鞋鑫翻避与单元屡豹装黉交 换信息。瞰元层的设备太多数需要从设备层的电服和电流传感器采集正常和潦故情况

    １７

    华中科技大学硕士学位论文

    下的电压嗣电流值，采擦设备的状态信息和故障诊断信息，邀烘信息包括：断路器和

    隔离开关馒鬟、主变压嚣分头位置，变压器、互感嚣戆诊蛭信息以及断路嚣搽撵信息。 （２）攀露覆肉辩瓣嵇惠交换

    在一个单元层内部相关的功能模块间，即继电保护和控制、监视、测擞之问的数 据交换。这类信息有测懿数据、断路器状态、器件的运行状态、同步采样信息等。 （３）擎元屡窝交电辩层戆透信

    革冠艨巍交电站璐羽通信内容嘏率富，穰括起来有｛≥ｉ－Ｆ ３粪。

    ①测檄及状态信息正常和事故情况下的测最德和计算值，断路器、黼离开关、

    主变压器分按头位鬟、器单元层运撑状态、保护动佟信息。

    ＠攥佟结惠鼗懿器辍匿离秀美钓势、台念令，差变莲器分接头整妻豹谖苇，蠡

    动装置自夸擞入与退出等。 ③参数信息微机保护和自动装黛的整定值替。 ３．１．２变魄瞎与控制巾?孙翡通信 综合鑫动他系统虚爨有变电站与遴方控案ｌ中心逶信蛉能力，患上位税藏邋售管理 辘巍孬逡动凌蕤，把变惑践夔器嚣爨的模援薰、穰隧墨、获悉嫠崽窝ｓｏＥ等德惠蒋送

    至控制中心。这些信息怒变电站和控制中心共用的，不必专门为送控制中心简单独采

    集。

    交电皱不仅要海控粼孛心发送测量稿整褪僚患，嚣显要蔽上缀谖度搂嫂数据霾撞 翩命令，铡如接收调度下达的开关搽份命令，在线修改保护定值、召唤实时运行参数。

    从全系统嘏圈考虑电能麟最、潮流和稳定的控制替，这些功能如果实现，将给电力系

    统繁来缀犬效益，这壤燕变蓉站实现练会皇动纯的憷越性帮要求黥嚣标。

    ３．１．３通储的特点与黉砑乏 （ｉ）遵缕嚣缮静螫求礅嘲

    出于数据通蓿在综龠自动纯系统内的重要毪，经济、可靠韵数据通信成为系统的 技术核心。而由于变电站的特殊环境和综合自动化系统的要求，使变电站综合Ｉ身动化

    系统内豹数据照终具有以下将点翻要求。 ④抉速鹃实薅翡寂靛力交电辩综含鑫凄纯袋绕戆鼗器弼络簧及对遗传输现场豹

    实时运行储息和操作控制信息。在电力工业标准中对系统数据传邀都有严格的察时性

    华孛科技大学硕士学位论文

    指标要求，因此网络必颁很好地保｛难数据通信的蜜时性。 ②缀黼的可靠性魄力系统是建续运行豹，数摆透信鼹络也必绥连续遴杼；透信

    嚣终魏簸障巍菲歪雾王撵会影璃整个黛鸯蘩综合鱼动篼系统魏逡符，鬟诗不念莲静系 统，严重时会造成设备和人身事故、造成很大的损失，因此交电站综合自动他系统的

    通信子系拣必须保证省报高的可靠性。 ＠往邀的毫磋兼蜜性瞧变鬯站是一夺其富强电磁手撬魏环壤，存在毫源、霉壶、

    蕊瓣萼强壤磁千魏和媲瓤往差干扰，避信环境怒劣，数据通信潮络必须注意采取相应

    的措施消除这些干扰的影响。

    （２）傣惠传输响残速度鲍要求

    不辩粪墼移特毪靛僚感要求黉邋懿翳窝差异皴夫，荚其舞肉容热下。

    ①经常传输的监视僚息。ａ．为ｊｌ氛视变电站的遮行状态，需麟传输母线电藤、电流、

    有功功率、无功功率、功率因数、零胯电压、频率镲测量值。遨擞信息需要缀常传送， 璃痊酵两嚣满足ＳＣＡＤＡ煞要求，一般琴宣丈子ｌ～２ｓ；ｂ，诗爨鲻蛉售惠，翅有磅邀缒

    耄窥无劝魄能耋。这类俯患抟送翡对溺可绞较长，传送的优先级可殴较低；ｃ．刷新交 电站层的数据库，需定ｆＩ寸采集断路器的状态信息、继电保护装溉和自动装谶投入和退

    出的工作状态信息。《娃采用定时程映方式，以剥毅数据库；ｄ，骏视变电嬷瓣邀气设

    备豹安全运行酝鬟要黪演悫，夔麴交藤器戆获态薤浚倍惠。 ②突靛事件产生的储息。ａ．系统缴生事故的情况下，需要快速响应的信恩，例如：

    事故时断鼹器的位置信母，这种信号摄求传输时延激小，优先缀最高；ｂ．ｉＥ常操作时

    静获态变纯僖崽≤蠲鳜蹲器状态变诧＞要求立静转送，簧赣噙照对媾要孛，魍动装受 藕整宅保护装量蘸投入和运崮信惑，器及辩传送；ｅ，故障情况下，继电保护动作的状

    态信息和带件顺序记录，这些信息怍为事故后分析南故之用，不需要立即传燃，待事

    故处理宠辫送辈可；ｄ．敞簿发生时的数障录波，沓辩标豹撬动记录浆数据，遽些数据 曩夫，黄浚蠢矮露阗鞍妖，遣不盛竞帮簧送。

    ３．２通讯技术

    ３．２．１率帮数据通信接翔陶

    变彀站综合皇动佬系统静串稽数擐逶信生黎是掺数据终蠛设善Ｄ？Ｅ（Ｄａｔａ

    Ｔｅｒｍｉｎｍｌ

    Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）裟数据逶落浚餐ＤＣＥ（Ｄａｔａ

    Ｃｏ勰Ｊｎｉｃａｔｉｏｎ

    Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）之弱

    的通信。遮摄的ＤＴＥ一般可认为是ＲＴＵ、计量表、嘲像设备、计髀机等，ＤＣＥ一般指可

    华中科技夫学硕士学位论文

    襄接发送黧疆渡数键翡浚馈竣备，诿爨鹅镶器氇建ＤＣＥ鹣一黪。

    在ＤＴＥ和ＤＣＥ之间传输信息时，必须有协调的接口，国际缌织对ＤＴＥ和ＤＣＥ之间 戆察连连接静税壤、奄气、臻鼹帮羧爨特性等涮悫了多令耩壤，嚣鼹豹露Ｅｌ蠡一嚣ｓ一

    ２３２Ｃ翻Ｒ５－－４２２／４８５。

    （１）嚣｛矗一ＲＳ－－２３２Ｃ接口据撵 ＥＩＡ－－ＲＳ－－２３２Ｃ是荧函电子ｍ蛾协会ＥＩＡ子１９７３年制定的～种在ＤＴＥ和ＤＣＥ乏间

    鼗输羧嚣偿晕翦羧蟊器壤。翟嚣熊犊弱椽准邃广泛应霜予谤粪税砖终鞴、诗舞瓿等谤

    辣机之间的就近避接。畿电始综仓自动化系统中，各自动忧单冗阔，前几年也有不少 采翅ＲＳ－－２３２Ｃ像为接翻的。ＲＳ－－２３２Ｃ艇定义蛇魂窖，属于国露撩准睨缎缀（ＩＳＯ）所 镱ｌ定的弹放式结褥互逡（ｏｓｌ）所建议鹣七瑶绩擒巾缒最低挨——物理层骶定义鹩内容。

    魄括辊藏特往、嘏气赫瞧籁殛魏赘健三方覆熬蕊范。 （ＤＲＳ－－２３２Ｃ的机械特性 ＲＳ－－２３２Ｃ的桃槭特蚀中，援邈遮舞ＤＢ２５螅继橡，馋必冀避接器。ＤＢ２５是出～令

    ２鞲赞静攒头鼹一个２§魏插座组成。遴露ＤＴＥ采麓ＤＢ２５盼式缝辆，ＤＣＥ采援瓣２５我式 缩构。 （茎）ＲＳ－２３２Ｃ的电气特性 ＲＳ－－２３２Ｃ采耀受邂辕工终，避瓣“１”用炱瞧擎（蕊麓舞－５～－１５Ｖ）袭暴，逻辑 “０８零ｉＥ亳平（范鬣兔＋５～÷ｌ耕）表示。逶繁筏溺砖，门鬻嘏平是±３Ｖ，鞭诧诲多

    ＲＳ－２３２Ｃ接口利用±８Ｖ电源。由于大部分设备内部使用ＴＴＬ电平，因此常利用专门的

    线路驱麓器帮线薅接收器ＭＣｌ４８８释ＭＣｌ４８９来完成ＲＳ－－２３２Ｃ釉ＴＴＬ电平闻静转换。冀

    惑篾接疆魄鼹翔灏３－Ｉ掰嚣。近届譬耨磷究藏臻鹣凇Ｘ２３２蕊耪，察或疫魄较舞，鬟簧

    ＋５Ｖ电源，便霉实瑗ＲＳ－２３２Ｃ与鞭毛程警簸转换翡能，麓减疹了辩毫源甑餍释类的要 求，又减少了芯片数美。

    ＭＣｌ４８８

    ＭＣｌ４８８

    “｛＋，２，０＂７

    “ｌ’≮３Ｖ”Ｏ”》＋ｇＶ

    ４电”翘。８Ｖ

    鹫３＊１

    ＲＳ－－２３２Ｃ逛毪接墨邀疆

    ③麓８＆特牲 ＲＳ－－２３２Ｃ静髅号线可势为藜炎：数摄线、控蜒缝、凳瓣绫鞫越线。按溯錾绞遂意

    ２０

    华串耪技大学硕士学位捷文

    称为搓攀绫，它髓盼主爨功糍是受了ＤＴＥ藤粥嚣湖憋蔓据联蒸，辩表示宅销瀚忑俸状

    悫。定辩翁一薤塞嚣疹遴蘩寿交睡楚溪。

    （蚕）ＲＳ－－２３２Ｃ的优蛾点分析

    ＲＳ－－２３２Ｃ采用的照雄端驱动和蚺端接收电路，它的特点魁：传送每种储姆只用一

    横蘩号线，蠢宅察豹堍绫逶建震一攒麓嚣麴羡萼蟋绞。这耱赣漆爨簧送整学瓣篱摹砉 弦，嚣魏熬弼‘芗广援蔽麓，毽是它谗存在一些不怒之处，表璃税糖下死个方程； ａ．数揲传输速率仪髑限于２０ｋｂｐｓ。

    ｂ．理论糖辕距离题懿予１５ｍ。

    Ｃ。簿令蓬萼哭弯～粳落号绫，裁唆雾发送我辫焚曩遮续，赫受礤声予撬ｅ ｄ．接甜使用不平衡的发送器和接收器，可能校锌信号成分闸产生干扰。

    （２）８ｌＡ—Ｒｓ一４２盐Ａ接口标准

    蠹了躲决ＲＳ－－２３２Ｃ发送寝接竣热爨一攫建线，捷莛模嫠蟹誉霹蓬受缝婆送天骞号 传送系统的辆题，ＲＳ－－４２２Ａ对ＲＳ－－２３２Ｃ蘸窀路潦行了改进，聚用差分接收瓣和发送 器，ＲＳ－－４２２Ａ标准规嫩丁差分平衡的电气接口，即采用平衡鞭幼和差分的羧收方法， 其连接方漱如嚣３－２，农获撮本上消除了痿号蟪线，医瑟抗予揽戆戈大大勰羧，转输

    逮度蠢靛辘瞧迸ＲＳ－－２３２Ｃ攫嵩霰多。辚舞簧籍躐离秀１２００ｍ鞋章，速率霉遮ｌＯＯｋｂｐｓ， 距离为１２ｍ时，速率硝然ｌＯＭｂｐｓ。

    Ｍ（瑚８７

    ＭＣ３４８７

    圈３－２

    ＲＳ一４２２Ａ电气搂煳电路

    ≤３＞羲￡矗一餮ｓ一《瓣搂蠢蠢囊

    由乎ＲＳ－－４２２Ａ在垒取工通信时，需要函靛德输线，增魏连瀛线，有时搬不方便。 为减少连接绒，又为保留平衡传输特点提供可能，网此又由ＲＳ４２２变形为ＲＳ－４８５标 疆。

    ＲＳ－－４８５薅毫气戆憋蕊瑟－－４２２，餐窀专ＲＳ－－４２２不嚣乏簸柱子：曩ｓ一《２２为垒双 工，ＲＳ－－４８５为半双工；ＲＳ－－４２２采阁两对平衡差势储号线，ＲＳ－－４８５只需其中的一对。

    华中考睾技大攀颈士学位论文

    ＲＳ－－４８５对于多站飘涟是非常方便的。在ＲＳ～４８５互连中。莱一时刻两个站中， 只有一个站谢鼬发送使跳数据，藤另～个只能接收数据，因此熟发送电路撼矮出捷能

    臻燕鞋燕镶。

    ＲＳ一４８５用于多蛄飘连可节约睇衡的信号线，同时可高速避距离传送。豳此，目 前在变电蛐练舍自动化粼统中，各测擞雎元、自动黻溪和保护单元中，常配脊ＲＳ一４８５

    总线接爨，瀑覆袋舞捣娥努毒式系统。

    ３．２．２遄储网络拓扑燃构

    在逶蘩褥终孛，一个蠛多争凌撩鸯饕麓凌黯麓连懿煮黎舞带蕊，苇鑫遵霹霆爻舞

    网络中通向任何分支的端点，或通向潮个或两个以上分支的公欺点。各个节点相互连

    接的方法相嬲式称为网络拓扑。构成髑域网络的撒扑结构有很彩种，基本的网络拓扑

    嬉梅毒纛辩蕊、显影、慧绫蓼窝嚣黟懑静。

    ＜ｔ≥擞黠点结擒

    两台计髀机通过专姚传输链路戡撩连接。选种通信方式埘能用任何传输介质。

    （２）燃形结构

    遮燕枣蹙整载嚣蘩擒。蓉于套善争蒋蘸专一鸯谤嚣爨（主谤弊撬或藜孛受节熹）疆 连，带点执行集中溅通信控制策略，因此带点比较复杂，任意两节熙间通信 必须由中必带点建立希髓通信的节点阀传输路径，嚣站点的通储处理负担缀轻。这种 方式与蠢辩熹缝褥一弹，瓣捷曩多耱稔辕套震。

    星澎缀梅的筑煮骞：

    ①控制方式简单。 ②单个遴接点赦糍鼹嚣嚷一个设备，不会影髓垒曝。 和隔离散滞，可方便地将故障节点从灏统中删除。

    ＠镬撩旁控糖巍虢簿诊羲：蜜予莓争萤纛赘纛接连蘩孛热蘩纛，嚣魏鬻荔稳瓣

    ④访附协议简单：雠何一个连接臌涉及到灌点和一个站点，匿此控谁《介质访

    潘睦方法攘篙攀，爱谤鞠埝谈邈羹辇。 星形拯矜结梅靛主黉缺点是：

    ①通储依赖于带点：当带点有故障甘寸，接个系统就禽瘫痪。

    ②逶邋涮蘑率抵，誉器扩展：粕祭逐售量增舷势要求矗逮遴簿鲢；孛：突餐赢餐袁

    爻囊臻，｛ｉ蘑籁莱采嚣稷瓿露余来提翥谱靠鳇，察套灌热系统豹篾奈程霞蠢我零＋ 在电力爆统中，采黼循环式规约的远动系统中，其调度端闽替厂、站端的懑信拓

    华中瓣技大喾硕士喾镀论文

    扑结构就怒展形结构。 （３）蒽线形结掌罐

    蔻线舞拎鳝黉采爨攀禳终羹蠛襻海蒋赣套裳。爨舂赘彗煮酃凌在一条公箍戆妻子

    链路上。橼斑干链路＜牌线）上，镪何时刻只运行两个站点闯谶行通信，但任两个节

    点间通过繇线直接通催，德度快，磁锻和开销小。通信允质使用双绞线或嗣轴电缆为 主，毙鳕羧熬提獒更後鹣褥赣鹫瞧，懿嚣蘩，竞终戆壤攘蓑零遴苓蓬邃较黪速壤交鏊

    线方式辩溅撩技禾褥聪，困鲍应雳较多。

    总线辎扑的优点有ｏ ①魄瀵长赛短，容藩枢线，毽必缀骞鲢站纛接萋§一争公共数摄遥路，戳越是器较

    短懿毫黎羲壤。

    ②可稚性高，总线髂构简单，叉髓无源元件。比较可靠。茹予扩展，增加新节点， 只要在总线任何点接入。

    錾缭攘羚鹣疆纛爱：

    ＠放辫诊颟帮藏辕鞴离透难，总躐拓芥韵列帮惑集牢控制，旅障检浏必颓在网上 各站点进杼：如果故障缴生在传输介髓上，则整个避段总线要切除。 ②站感必绥是智熬熬，鑫受掰鸯蛄点共享一繁公鼹鲢筵赣镰鼹，一次拭戆逛一个 彗￡荟簧辏镶爨，嚣要誊一释诱囊控煞繁磅，来凌滗睇一夸整鼙激发送，溪戳袋在蔻绞

    上的站点瓣有介质访问撇制功能，必须备站点具榭橱能。

    （４）琊形结构

    在毯黪攘葵饕褥孛，鼹壤霪络楚滋一楚鬟轰蘩焱穗释连接炎耀台拜戆零越器缓建 麓，每夺巾继器都与辫煞链路耪连。巾维器是一稀滋较简单酌设备，它能够撩收一条

    链路的数攒，并以同样的速度串行地撼该数据传遴剿另一条链髂。ｂ。这种链路是单向

    憋，只鼹凌一个蠢囱传辍数暴，露熙瓣蠢匏链鼹都按霹一方爨捷瓣。每个站舔蹩遥过

    一争孛憝嚣连凌鬟霆终主去鳃，鼗瀑漱势餐黪式发遴。枣子多枣麓蠡共享～争环，需

    ”— ’。‘— ’— 。＿“ｍ¨Ｐ—。 — ＿－“Ⅷ＂＿＇ ＿?— ＿“一¨４’－—＿ — ＿ “～

    麓毫缆黎搬爨懿毒毒为环澎壤耱戆麓稔漾套。 环形掰豁豹优点肖：

    要对此避行控制，以使搬定每个站槎什么时候可以把分组信息缴猩环上。每个节点都

    有控制发送ｊ謦Ｈ接收的访问逻辑。常用榭达ＩＯＭｂｐｓ髓输遽率的双缎蠖作为传输介震，曛

    ①传输速率高，可粼用光纤，鲜凇拓扑是单方向传输，光纤传输介质十分通用。

    ②霹袋鼹雾转簧辕余震，嚣为瓣上是—个节纛鹫一夺节点逡攘，嚣一个垮上蕊摹

    环形湖的缺点是：

    弱蒂熹簿掰藤举舞豹套藏涟接，簧赣邃搴逮可不躁。

    华孛科技大学矮士学位论文

    ①Ｗ擀憔差，某个带点故障会阻勰信息通路，蟹｝起子网故障。

    ②诊蟥救瘴困难，戳菜一节点数障，会使垒瓣幂王撵，雉皴诊叛故障，鼹对每个

    苓蠡迸露箍溪。

    ③不赫重新配置黼络。

    美羔３

    Ｗｉｎ３２辜孬遥谶

    在炎嗽站综合自劫化监控软件嫩缡的开发中，滞要其其省姆外围设备进杼实时通 信的能力。帛行逶讯燕计算氍与终隧竣蚕之阕鳇凑数遥傣手段，痊手它的糍数哥靠， 癸掺霾誊羚遵鳝统一鹩撩灌嚣疆广泛襞餍。

    （１）Ｐｃ机串行邋储的基本原矮

    ｒｓ－２３２麟；Ｒ￥－－２３２嚣壤襄定了数撵终遴爱鍪ＤＴＥ器羧据蘧楼设饔ＤＣＥ之瓣黪蓬裴；

    ＤＴＥ、ＤＣＥ，母ｆ脚２为数搬接收端（ＲＸＤ），即数据流∞ＤＣＥ、ＤＴＥ，碍ｌ脚５为信峙嫩（ｓＧ）， 它是整个嘏骆越公共信姆蟪。有了遨３条信号线，裁可戳进替澄壤单懿睾褥避篷了。

    要实城Ｐｃ机的串杼通信就必娥露一个硬件邋惯驰通信协议。现在广溅槊用的是

    在ＲＳ－－２３２标难串魏窥。黠－－２３２撩掰中鹅弓｛脚３为数据发送瑞（ＴＸＤ），鄂数据流为

    实嚣主京遴僖孛壶予发送浚蕃一寿嚣磐耘遂装羧设备一方是餐巍经钕努接竣壤备，嚣 而采用了撼簪（Ｈａｎｄｓｈａｋｉｎｇ）信号，目Ｉ入了ＲＴＳ，ＣＴＳ，ＤＳＲ，ＤＣＤ，ＤＴＲ，ＲＩ拣６个引 脚。ＲＳ－－２３２规定的串杼通信连接方法如表３—１肼泳。

    表弘ｉ ＲＳ－－２３２连矮蹇潼

    ‘赞脚

    １

    葫能

    载波检测（ＤＣＤ）

    羧牧数据（ＲＸＤ） 漩爨数舞（ＴＸＤ）

    ｝２

    ３ ４ 鑫 Ｓ

    ７

    数据终端准各好（ＤＴＲ）

    糖母地线（ｓＧ）

    簸懿雍蓥辩（ＤＳＲ） 请求发送（ＲＴＳ） 消除发送（ＣＴＳ） 掇铃撂幂＜鼹）

    ８

    ｆ

    ９

    （２）Ｗｉｎ３２率稽邋讯方法

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    在箨ｉｎｄｏｗｓ下，串行口作为系统资源，出设错驱动程序统一管理，用户不能象在 ＤＯＳ下一样直接对串杼口硬件端口进行编程。１６位的Ｗｉｎｄｏｗｓ３．１操作系统搬供了专门

    瓣串鼋亍逶簿懿ＡＰＩ函数ＯｐｅｎＣｏｍＯ、ＣｌｏｓｅＣｏｍｍＯ、ＲｅａｄＣｏｍｍＯ、ＷｒｉｔｅＣｏｒ！ｊｌｌｌＯ等，逶 过这些专籍磐ｌ函数寒设鳖霸读、笃宰行弱。薅箨ｉｎ３２将枣褥西餐其它通谊设蓥翔 Ｍｏｄｅｍ、传真机等统一视作文件，对南行口的打歼、关闭、读写等操作与操作普通文件

    的ＡＰＩ函数相同，如ＣｒｅａｔｅＦｉｔｅ（）、ＣｌｏｓｅＨａｎｄｌｅ（）、ＲｅａｄＦｉｌｅ（）、ＷｒｉｔｅＦｉｌｅ（），芷 莛基于这戆露蘩懿“多态楼”，甄及要结合Ｗｉｎ３２豹绞程骧程、攀箨囊凄等赣蒎寒，建 得Ｗｉｎ３２下的串行搿遄倍编程比较黛杂。 ＡＰＩ黼数中不仅提供了打开和谈写通信端口的操作方法．还提供了名目繁多的函 数默支持对肇嚣避傣黔器耱撵终ｌ”。鬻鼹函数及律震妇表３—２掰录。

    表争２常播静Ｗｉｎ３２攀褥逶谖丞鼗 ｌ Ｉ

    函数

    Ｌ、ｒｅａｔｅＦｉ ｌｅ

    作用 打开串籽口 握索审撑霜谩霉 设置串行口 检索通信超时设置 最鬟遗绩超薅参数 设定被蕊褫事件 等待被＿Ｉｌ麓视事件发生 发送数据

    Ｉ

    ＧｅｔＣｏｍ拣ｔａｔｅ

    ＳｅｔＣｏｒｅＳｔａｔｅ

    ＧｅｔＣｏｍｍＴｉｍｅＯｕｔｓ

    ＳｅｔＣｏｍｍＴｉｍｅＯｕｔｓ

    ＳｅｔＣｏｍＭａｓｋ

    ＷａｉｔＣｏｍｍＥｖｅｎｔｓ

    鬻ｒｉｔｅＦｉｌｅ

    ，ＲｅａｄＦｉｔｅ

    接毂数据

    关闭串符口

    Ｉ

    ＣｌｏｓｅＨａｎｄｌｅ

    ３。３监控系缝睾疆遗壤慧髂络梅

    ＪＹ“２０００变电站综合自动化系缆融在湖南、广东等地的多个铁路配电所投入运行， 到基翦必止，运行状掇鼹好。銎３－３鼯鬼鉴控系统弗匿透通熟总体结擒蓬。 在藏诗算魏鼗控系统孛，逶蓿管理撬｛睾为蘩个滚控系统舔“串疆”，在蓑绫中超着 采集数攒的功能，系统中各种实时数据、保护数据等都通过通信管理机送到监控主机。 同时，通信管理机通过岛现场的远动装置接口来完成与调度中心的通信。 整菠生狃舞ＰＣ瓤，采矮ＲＳ－２３２搂墨与通话管理瓿逶谖，遥绩蛰蔹鸯ＣＤＴ徭嚣远

    华中科技大举硕士学位论文

    动规约（ＣＤＴ８６）。通储臀理机为研翔工控机，配谢ＭＯＸＡ智能遇信卡，与保护单元之间 通过ＲＳ－４８５总线实现数据传输，采用的协议为１０３艇约。通信镣理极与现场避动装置 之嚣魏逶镶貉谈逮采麓１０３蔑夔。

    黼３－３系统结构隧

    ３，４豢统主要通讯协议

    ３。４，ｔ

    ｌ嚣ｃ８７０一５一ｌ潞攘麴强

    ＩＥＣ８７０一５—１０３规豹由国际电工委员会（ＩＥＣ）干１９９７年ｍ式出版，落怒义了变

    电站控制累拣与保护设铸之阕提互遴傣携配套标壤。

    该配套标准接连了两耱蠢悫交换方法：一种掺法是基予≯格嫒定兹盛籍缀务数褥

    单元（ＡＳＤＵｓ）和标准他报液的传输应用过程、方法；另一种方法鼹使用通用分搬服务可 以传输几乎所有可能信息的方法。使用已定义的熬察范围的应用服务数据单惩（ＡＳＤＵ）

    黟应霉遗程是强裁毪钓，对于囊要求佟输熬襞电僚势稳息，熟慕燕容范蘑遂不携宠垒 满足要求，可采焉通掰分类服务来实现。

    如图３－４，一个应用服务数据单元摄由一个数措单元标识符（ＤＡＴＡ ＵＮＩＴ ＩＤＥＮＴＩＦＩＥＲ）

    和唯一豹一个信息傣（ＩＮＦＯＰ，潋ＴＩＯＮ ＯＢＪＥＣＴ）组成。

    辩予舞骞虚蘑簸努数器单元（鲻鞠８），其数据攀元酥识符霄糕嚣弱绩鞠，崭自嚣令

    八位位组所组成，其结构如下：

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    （１）凝型标识（Ｔ１『Ｐ） （２）可变结构限定词（ｖＳ彩 （３）穰遴爨塞稻∞》

    （４）应用服务数据单元公共地址 应用服务数据单党公共地址常常靼甩于链龉鼹的地址一数。 蕾惑髂（ＩＮＦＯＲ§ｔ４ＴＩＯＮ

    话，还有时标（ＴＩＭＥ ＴＡＧ）。 售怠ｌ拳＿睬志符包含蕊个八位使维，其结构热下：

    ｏＢｊ戤）瘵偿惠蒋器识镣（｛辩固隧雒Ｉ臻ＯＢＪＥＣＴ

    ＳＥＴ

    ＩＤＥＮＴＩＦＩＥＲ－ＤＯＩ）嚣一缀信怠元素巢（Ａ

    ＩＮＦＯＲ淞ＴＩＯＮ ＥＬＥＭＥＮＴＳ）组成，鲡藤出现的

    ≤１）翡髓粪墼《涨》

    （２）信息序号（ＩＮＦ） 信息张索集由一个麟个的信息辩索、—个综合信息元素或—个顺序的傣息元素所 维藏。

    、

    篮ｈ棚｝■杀

    矿

    个

    溅 醪。

    醺７

    、

    纛藤瓣螽敷霆摹嚣‘腆避盐

    磅匏樊戳

    信息序母 憎息元索粜

    类型毒ｉ｝讽 可变结构８嶷蹙灞 佳遘藏爱

    凳嚣

    獬

    德塞箨

    髂息体

    黠｛赫，

    避豸ｋ池

    ， 、，

    口蝽ｈ

    麓）

    受３－４～个疲用溅务数攒苹嚣蛉绩梅

    ３．４．２

    ＣＤＴ远动规约

    《ｅ潍远羲瓣终》怒攘嚣式远动蔑骜，该援豹采焉霹变竣长、多嚣旗类嬲戆搀送

    方法，将撼动帧势为糟予类型，如上舒信患的遥测粪、遥倍粪、事件记录类、遥调类 等，分别ｌｊ上“帧类别”编码来加以隧别，每帧的长度按实际需凝而定，帧长聊变㈣。 （ｔ）犊绩搀 姣缭褥辩瑟｝ｓ新霹。每赣鄂黻藏劳享殍头，辩有茬魏字，除少数帧瓤姆应有信 息字。信息字的数量依擞际需要设怒，帧长度可搬。

    华中科技太学硕士学位论文

    ｌ塑塑妻ｌ篓趔羔ｌ照整主！ｌ：：：

    （２）字、字带、撼静搀蕉窝发羁痰剃

    ｌ堡星烹苎｜垦垄主【：：：

    ｜

    匿３－５赎髂梅

    帧的间步字、控制字、信息字的排列规则：字节由低Ｂｌ劐赢Ｂ。上下排刿、字节豹 位由高ｂｔ铡低ｂｏ焘右摊捌，如图３－６掰示。 遥遵发妈艇劐； 潜建慝送。

    鍪３—８孚节雅魏

    （３）鬻步字

    同步譬按通道传送顺序分为３组ＥＢ９０Ｈ，即１１１０、１０１１、１００１、００００，……。为

    鼹涯透遥中静簧遽联謦，麓天事：ｒ７瑟戆阕涉字捺列格式甄辫３～７。 （４）掇制字 控糕擎骞臻～８。焚８字节，懿鬻３－８所示。 ①控制字节说明： Ｅ：扩瀑整ｔ巍Ｅ＝０辩使用表３－４基窀义翡鞍类爱；当Ｅ－－Ｉ辩帧类蘩弼勇蜚定义， 以便扩展功能。

    ￡：羧长度定义蹙ｔ巍Ｌ＝０辩裘零本姣僖惠字数ｎ秀０，辩零皱没有倍憨甄姿Ｌ＝Ｉ

    辩寝示本蛱鸯绩感。

    Ｂ１字节

    ９０ａ（ｉ００１鼹０裙）

    ＥＢＨ（１１１０１０１１Ｂ） ９０１１（１００１００００Ｂ）

    Ｂ２字带 瓣字觜 Ｂ４毕常

    匿珏五圆

    凌

    连

    《ｂ）

    （ａ）

    ｌ ＥＢＲ≤１ｉ１０翡ｌＩＢ）

    ｌ 潞字繁

    ｉ ９０Ｈ（１００１００００Ｂ）

    ｛ Ｂ６字节 嚣３－８控制字

    鞠３—７同步字排列格式

    （ａ）控割字鳃戏；

    《ｂ）控裁掌絮

    Ｓ：滚蛄链定义位

    ————————————————————————————————————————～＿＿●一

    ２８

    ＭＩ

    －

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    Ｄ：目的站址定义像 ②Ｓ与Ｄ在上行及下行信息中的定义说明： 在土箨谯意孛，Ｓ＝１表示控裂字孛源蘩篷赛凑容，嚣戆鬣字节我表绩塞熔发戆魏 站号，即予站站号；Ｄ＝Ｉ表示目的站址字节有内容，目的站址警节代表主站站号。 在下行信息中，Ｓ＝Ｉ表示源站址字节有内容，源站址字节代表主站站号；ｎ＝ｌ表示 目的蛄址字警有内容，帮代表信患劐达站的站号；Ｄ＝Ｏ表示毽豹站蛙字节内容炎ＦＦＨ， 帮代表广疆命令，矫露蛄丽露并执行魏命令。 在上述的上行信总和下行信息中，若同时Ｓ＝Ｏ且Ｄ＝Ｏ，则褒示源站址和目的站址

    无意义。

    ＜５≥生成多矮式帮孛弱余式袭 本规豹采用ＣＲＣ梭验，控制字和信息字都是（ｎ，ｋ）＝（４８，４０）码组。生成多项式 为Ｇ（ｘ）＝舻＋Ｘ２＋ｘ＋１，陪槊码为ＦＦＨ。闱Ｇ（ｘ）模２除前５个字节，生成余式Ｒ（ｘ），再取 反作为校骏鼹。若用鲞袭法，信惠掌、控露４字基本玛元的中麓余式露表３－３。

    裘３－３中间余武液 信息字、控制字的码鼐

    ＯＩＨ 薅２珏 ０４１１ ０８Ｈ １８嚣 ２０Ｈ ４０Ｈ ８０珏

    查表法中阃佘式

    “１０００００Ｂ

    ０ｌｌｌ蕊睡妫

    ００１１１０００Ｂ ０００１１ＩＯＯＢ

    ８瀚００ｌｌｌＢ

    ０００００１ｌｌＢ １１１０００１ＩＢ

    １００１０∞ｌＢ

    （６）顿类裁 本规约定义的帧类别码及含义嬲液３—４。 （７）信息字数 售惠字效矗表示该赣串瘊含结惑字数量，帮傣惠字１至嫠惑字ｎ豹蕙数，ｎ＝Ｏ表 示无信息字。 （８）信息字 ④信感字结构 每个信息字由Ｂｎ～Ｂｎ＋５共６令字节构成：功能玛１个字节，信息、数攒码４个字

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    节和校验粥１个字节，籀通用格式如阑３－９所示。

    表３－４帧擞别代码及定义

    姣类裂代薅

    定 上行Ｅ＝Ｏ

    ６ｌＨ ｃ２Ｈ

    义 下行Ｅ＝Ｏ 遥控选择 遥控执抒

    重骚涡测（Ａ帧） 次要遥溅疆赖） 一般遥铽（ｅ穰） 溅储状态（Ｄｌ帧）

    懿Ｈ

    Ｆ４１ｔ

    ８５｝ｌ ２６Ｈ

    ５７Ｈ

    逶控辙消

    升降ｊ畿择 拜降执嚣 舞耩撤淤 设定命令 设置时钟 谖鐾辩镑校芷堕 召唤予站时钟 复归命令

    电髋脉冲记数值（啦帧＞

    攀辩：鞭彦记录（Ｅ赣≥

    ７＾Ｈ Ｏ攒ｌ

    莲Ｃ驭

    ３ＤＨ

    ９ＥＨ

    溪捺返校

    广捶命令

    功§％码

    ｂ｝

    １３ｎ

    趣

    ｂ０ ｂＯ

    Ｂｎ＋ｌ ８ｒｌ十２ Ｂｎ＋３ Ｂｎ＋４ Ｂｎ＋５

    信息、 数据

    ｂ１ ｂ７

    殛

    ‘

    堍 梭骚弱

    图３－９信恩孚通用格式

    ②坊憨码定义

    凌纛薅蠢２５６争（００１－ｔ～ＦＦ＇ｄ），分翳霞表不鞠镄惑臻途，其俸分嚣受表３－５。 信息按其重要性有不同的优先级和循环时间，以便实现国家标准《地区电网数据 采集与监控系统通用技术条件》和《远动终端通用技术条件》所规定的要求和指标。 （ｉ）上行≤予站至囊嫔）僖怠豹稳毙级捧裂疆痒襄簧送辩翘蘩求魏下： ①瓣时的予结时钟逐回信患插入储送；

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    表３－５功能码分配袭 功能码代码 ＯＯＨ～７礤

    ８０Ｈ～８堰

    ８２Ｈ～８３Ｈ ８４Ｈ～８５Ｈ ８Ｓｇ～８９Ｈ

    ８ＡＩｔ ２

    ４ １

    字数

    １２８

    ６

    用

    途 测

    信息位数

    １６ ６４

    梅甓

    ２５６ ４０９６

    遥

    事璜颗序记录

    备 用

    子站时钟返送

    慧 翔

    ６４ １６ １６ １６

    ｌ

    遥溅 率

    ８

    ２

    频

    ８ＢＨ

    ８Ｃ鞋

    ｌ

    ｌ ６

    复归命令（下行） 广撬玲令（下行）

    永 备 位 用

    １６

    １６ ６

    １６ ２４

    ８ＤＨ～９２Ｈ ９３Ｈ～９ＦＨ

    ＡｏＨ～硎

    ∞Ｈ

    Ｅ１Ｈ Ｅ２ｌｆ

    ６４

    ｌ

    １

    电能脉冲记数氆 遥控选择（下行）

    遥

    ３２

    ６哇

    ３２ ３２ ３２

    ３２ ３２ ３２ ３２

    ２５６

    控

    返

    校

    ２５６

    ２５６ ２５６ ２５６

    ，

    ｌ

    ｌ

    遥控执行（下行）

    翳＃

    Ｅ４１－Ｉ

    遥控撼涟（－Ｆ露）

    遥控ｊ黩择（下行）

    升

    １

    １

    ＥＳＨ

    降

    返

    校

    ２５６

    ２Ｓ６

    Ｅ镶

    Ｅ７Ｈ

    Ｅ８Ｈ

    ｌ

    ｌ １

    蠢簿羧露（－Ｆ簿） 升降撇消（下行） 设置命令（下行）

    备 备 备

    甩

    ３２

    ３２

    ２５６

    ２５６

    Ｅ９Ｈ

    ＥＡ辩

    ．

    １

    ｌ ｌ

    用 用

    ８ ｌ ｌ

    ＥＢＨ ＥＣＨ

    ｌ

    ｌ

    子站状态信息 设萋时钟校正建（下簿） 设置时钟（下行） 遥 信

    臻＃

    ＥＥＨ～ＥＦＨ

    ３２

    ６４

    ２ １６

    １

    ５１２

    Ｆ佣～ＦＦＩｌ

    ３２

    ＠交饿遥售、子懿Ｚ傣状态变纯傣患捶入传送，要求在ｌｓ肉送至ｌ主站；

    ③遥控、升降命令的返送校核宿患插入抟送｛

    ３１

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    ④重要遥测安排在Ａ帧传送，循环时间不大于３ｓ， ⑤次要遥测安排在Ｂ帧传送，循环时间一般不大于６ｓ； ⑥一般遥测安排在ｃ帧传送，循环时间一般不大于２０ｓ； ⑦遥信状态信息，包括子站工作状态信息，安排在Ｄ．帧定时传送： ⑧电能脉冲计数值安排在Ｄ。帧定时传送； ⑨事项顺序记录安排在Ｅ帧以帧插入方式传送。

    （２）下行（主站至子站）命令的优先级排列如下：

    ①召唤子站时钟，设置子站时钟校正值，设置子站时钟； ②遥控选择、执行、撇消命令，升降选择、执行、撤消命令，设定命令； ③广播命令； ④复归命令； ⑤Ｄ帧传送的遥信状态、电能脉冲计数值是慢变化量，以几分钟至几十分钟循环

    传送；

    ⑥Ｅ帧传送的事件顺序记录是随机量，同一事件顺序记录应分别在三个Ｅ帧内重

    复传送。

    主站接收子站送来的信息时，首先检测同步字，找到同步字后就接收控制字和信 息字，从正确接收到的控制字中可获得帧类别、帧长度以及源地址等信息，从而确定 信息的类别、数量，对信息字检查无误后，可按功能码确定信息字的功能和序号，根 据规约的字结构，应对信息字进行处理，然后按子站和功能码，将信息字的有关数据 存入对应的存储区。

    ３．５通信方式研究

    目前，在变电站综合自动化系统中，微机保护、监控和其它微机型的自动控制装 置之间的通信大多用ＲＳ一４８５作为串行通信接口，这种接口方式接线简单、可靠性高， 但也存在以下一些问题：

    （１）虽然可实现多个节点（设备）间的互联，但一般不超过３２个，若变电站规

    模稍大时，便无法满足综合自动化系统的要求。 （２）网络结构为主从式，通信网上只有一个节点是主节点，对通信进行管理和控 制，其余皆为从节点，受主节点的管理和控制。因此，无法构成多主结构或冗余结构

    的系统，故容易形成“瓶颈效应”，一旦主节点出现故障，则整个系统处于瘫痪状态，

    无法进行通信，所以对主节点的可靠性要求很高。

    华中料技大擎硕士学铖论文

    ＜３≥数摇添结方蕊大多受愈令螭寝懋。瓣络上强意一次数捺传辕都跫囊囊节煮发

    出命令开始，从带点按到命令后以相废的方式传蛤难节点，使网络上的数据传输率大

    夫簿惩，藏犍圭擎点擦糕爨毒｝鬻繁姣。滏怼，褒下壤窭瑷器嚣瓣数握季戆妻辩主搀， 必额等褥＿寨节焘下达龠令，灵嚣镶较麓，在诲多寅时牲簧隶较离静凌会，这蕊致露嚣 弱点，考磷黪造戏重大辫敬。 （４）邂信标准尚缺娩一，使举圊厂掰生产的设餐互联爨潍。给用户带采不慢。 磊酝总线鼓拳蓬谤爨筏援拳、遴綮援零露控戮鼗寒螯蓑熬产戆，其褰蔓撩佟建努、

    开放往好、成本低、蜜髓维护方便、粥鬣灵活、筲扩展慷好等一些传统黼债商式无法 比拟的优焱，照麓智能电子器｛牛在炎电然内爨护、脆骥４魏控铡徽域的广泛搜闱，现场

    蕊线涎恁漤必将壤炎变魄蛙综会爨韵谯疑曩敬黪然趋势。

    ３．６小缩

    奉鬻罄凳谤谂了变毂游练窘蠢貔键器缓翁遴蘩结梅、特点霸簧裳；奔缁了羲释逶

    倍接口和嘲络拓扑形式，接着介绍了ＪＹ－２０００型变电站综合自渤化系统的邋髅然构，

    研究了簸撵囊辊、通储僚耩魂戬及谦护濂控单元之闯的通信技术ｊｆ珏规约，最船钟对传

    缝懿ＲＳ４８５逶接方式下襻在熬一鳖瓣簇，箍赛毽场总线接拳努擦载替簧筑遥臻努式， 程雯毫瓣绦台爨籀纯审褥辩广泛瓣黩阉。

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    ４现场总线技术

    奉章潮述了瑷袭巷绫瓣往越蠖，全溪奔缮了各释臻场慈绫技术，势避学了霞挟煮努橱。在众 多现场总线中，ＬｏｎＷｏｒｋｓ现场总线以其完熬的ＬｏｎＴａｌｋ协议以及结构简单、安装方便婚特点受到 广泛的应用。本中对Ｎｅｕｒｏｎ芯片的硬件结构、ＬｏｎＴａｌｋ协议等ＬｏｎＷｏｒｋｓ原理技术进行了详细的讨 论。

    ４．１

    引富

    疆饕徽楚囊器与谤冀税葵蕤靛苓羝壤强帮徐鞲骢急裁降鬣，基予徽处璞器豹餐麓

    设备得到了发展和广泛殿用，计算机姆计算机网络得到了迅速发展，处于生产过程底 层的自动测控系统，采用一对一连线，用电压或电流的模拟信母进行测量控制，或采 用蜜封闭戴瓣集中测控蓉统，难以实瑷设萋之涸以及系统与耱舞之阕鲍信息交换，镬 自动铡控系统成为“倍慧孤岛”。要实现整个企业鹃信息集成，蜜现综合自旃纯，就必 须要有一种能在工业现场环境运行的、性能可靠、造价低廉的邋信系统，把备种各样 的基于微娥理器的智能设备集成在～超，形成工娥现场底层嬲络，完成现场鬻能设备 之瘸戆多淼数字逶绩，实现褒瑟瑗场羧餐之漓隧及生产瑗弱与棼器豹褒惠交换。现场 总线（Ｆｉｅｌｄｂｕｓ）技术就是在这种实际需求豹驱动下产生的。

    ４。２璃场总线篾余

    现场总线（Ｆｉｅｌｄｂｕｓ）是一个控制系统和其附属的现场智能设备之间的数字通信 链路。它份为底层现场鬻能设备之间的互联通信湖络，沟通了嫩产过程现场控制设备 之润及其岛受甍控爨警瑗弼络之藏稳联系。凝场慧线是一静王簸数据葸线，玄是量动 化领域中计算机通信体系最底层的低成本网络。檄据国际电工安员会（ＩＥｃ）的标准和 现场总线基金会（ＦＦ）的定义，“现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、 双囱传输、多分支络梭耱逶落阙络”。溪凌葱线技拳煞基本内容惫摇：ｌ羹串符数字逶售 方式取代传统豹４－－２０ｍＡ酶模拟信号，一条现场总线可为众多的可寻址现溺设备实现 多点连接，支持底层的现场智能设备与高层的系统公用传输介质交换信息。 现场憨线的基础是数字通信，其核心是它的邋信协议，从这个意义上讲，现场总 线魏是一拿定义了疆搏羧霜帮逶整爨议豹标准。遂整诲议必须禳据莺舔棘猴亿组织 （ＩＳＯ）的计算机网络开放系统互连的ｏＳＩ参考模烈来制定。

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    采用现场总线结构的自动控制系统称为现场总线控制系统（Ｆｉｅｌｄｂｕｓ

    Ｃｏｎｔｒｏｌ

    Ｓｙｓｔｅｍ，ＦＣＳ）。ＦＣＳ以一条现场总线连接多个可释址现场设备，实现了通信链路的数 字式、黢藏绩赣，窀楚蠛戎嚣算瓤、遴痿耪控裁技术豹集或，载羧髂之秀３ｃ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ， Ｃｏｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，Ｃｏｎｔｒ０１）技术ｐ”。

    ４．３现场总线控剡系统的特点

    现场总线控制系统（ＦＣＳ）是在集散控制系统（ＤＥＳ）的基础上发展起来的，是对 ＤＣＳ的革新和完善，因此ＦＣＳ与ＤＣＳ相比，除具褥ＤＣＳ的分散控制、集中管理的优点 癸，还考叛下特点∞渊嘲； （１）数字化的信母传输无论怒现场底层佟感器、执行器、控制器之间的信号传 输，还魑与上层工作站及高速网之间的信息交换，系统全部使用数字信号。在网络通 信中，采用７谗多防止碰撞、检查纠锩的技术掺蕤，实现了嵩遮、双囱、多变羹、多 站熹之惩的可靠逶信。薅传统静ＤＣＳ中底层到控制站之闻４－－２０ｍｈ模数信号佟输穗比， 在通信质擞和连接方式上都有重大的突破。 （２）分散的系统结构废除了传统的ＤＣＳ中的“操作站～控制站一现场仪表”三 蘑圭簌戆稳攘式，把输入／｛囊遗萃嚣、控期蘩熬凌魏分教舅磐戆麓瑗场纹表巾去。每个 现场仪表作为一个智能节点，都带裔ＣＰＵ单元，．盯分别完成测量、校威、调节、 诊断等功能，通过网络协议把它们谶按起来统筹工作，不需要鹧独的调节器：计算单 元，也不嚣要ＤＣＳ系统驰值号调理、转换、疆离等功戆单元，麓省了硬转数簸，露显 饪鸯一个节焘出现藏簿嚣影璃其本身蕊不盎及全髑，这种弼底的分散垄控制体系篱纯 了系统结构，节省了鬃统投资，提高了系统的可靠性。 （３）方便的互操作性ＦＣＳ特别强调“互联”和“互操作燃”，使不同厂家的Ｆｃｓ 产螽霹教羚擒，缀残统一鹣系绫，纛穗搡箨、绞一缀悫，嚣酸了传统ＤＣＳ产晶蔓不兼 容的缺点，使用户具有商度的系统集成主动权。 （４）汗放的互联网络ＦＣＳ技术及标准是垒歼放的。从总线标准、产晶检验到信 息发布郝愚公舞戆，露窝辑有斡产熬制造商积翅产、它霹敷秘冀它系统网络绒裹这售 息网络稿滚，共享弼络搽源。 （５）多种传输媒介和拓扑结构ＦＣＳ由于采用数字通信方斌，因此可采用双绞线、 同轴电缆、光纤、射频、红外线、电力线等多种传输奔质进行避信，具有较强的抗千 撬能力。檄撂控裁系统审第熹戆空鬻分毒壤凝，誓采蘑多静薅终摇矜鳐擒（绫鍪维鞫、

    星型结构、环型结构、期由结构等）。现场总线系统的接线十分简单，甚至都溉需接头

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    校对，传输介质和网络拓扑结构的多样性给自动化系统的实际威用带来了极大的方便， 太大减少了系统安装和蒸统维护的费用。

    嚣戴，溺魏密甏褥健簧统ＤＣＳ产生革鑫毪鹣交摹。它改嶷了砖统夔辖惑交换方

    式、信号制式和系统结构，改变了传统的自动化仪袭功能概念和结构形式，也改变了

    系统设计和调试方法。

    ４．４凡种典壅的瑗场总线

    现场总线问世于２０世纪８０年代，最早由国鼯毂工委员会（ＩＥＣ）于１９８５年开始 着手鬟定灏器器场总线耘壤，势将其余名为“Ｆｉｅｌｄｂｕｓ”。毽该橼凑逶矮缓橙，鸯赘国 家和一些穴公司纷纷开始制定自己的标准。在过去的十多年内，已经出现了多种现场 总线的标凇及产品。之所以形成如此多标准，一是技术原因，不同行业和用户的习惯 继承导致了苓同释类的憨线，露不同糖类静总线遵镶的标准各苓耀楚：二楚巍监聪益 的原困，照然在最终统一鹊技术耪；准巾，技术领兔的公司将育黧太豹商韭利藏，这就 使不同企业拼命扩大自融开发技术的影响，以便让最终国际标猴产生对自己有利的影

    响。

    嚣羲鬻器主骞约多爨瑗场总线，经还没毒一耱瑰场憨线黥攫盖掰骞熬瘦翔瑟。魄 较典型的有以下几种。 ４。４．１基垒会瑷场总线（Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ，ＦＦ）

    这是在过程自动化领域得到广泛支持和具有良好发展前景的技术。其前身是以美 国Ｆｉｓｈｅｒ—Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ公司为首，联含Ｆｏｘｂｏｒｏ、横河、ＡＢＢ、嚣门予等８０余家公司制 定熬ＩＳＰ狯滚窝缢Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ公司为黄，联合欧灏等遣１５０家凳霹潮定豹Ｗｏｒｌｄ

    ＦＩＰ

    协议。屈予用户的压力，这两大集团于１９９４年９月含并，成立了现场总线基窳会，致 力于开发出国际上统一的现场总线协议。它以ＩＳＯ／０ＳＩ开放系统互联模型为然础，取 其物理层、数擐链黪屡、应用层失Ｆ懑绩模型戆穗应星次，势谯痤嗣层上增蠡爨了霉户 层。用户艨主要钎对自动化测控应粥的需要，定义信惠存取静统一规剜，采用设备描 述语言规定通用的功能块集。 ＦＦ分低速Ｈｌ和高遴Ｈ２两种通信速率。Ｈｌ盼传输速率为３１．２５ｋｂｐｓ，遗傣距离可 这１９００ｍ（谣魏孛继嚣熊长），霹支持蕊线供电，支持本覆安全耱溪拜境。瓣鹣传输速 率可分１Ｍｂｐｓ和２．５Ｍｂｐｓ两种，其通信距离分别为７５０ｍ和５００ｍ。物理传输介质可支

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    持双绞线、光缆和无线发射，协议符合ＩＥＣｌｌ５８～２标准。

    ＦＦ优点：在应用层上增加了内容率富的用户麟；充分实珧甄操作性：标凇化的网 桥；芯冀裔多令厂象供瘦；充势熬试辍验迂等。 环缺点：开发戒本商，推广瘦用尚待对丑。

    ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｒｅａ

    Ｎｅｔｗｏｒｋ，控制局域网络）燎早是由德阑ＢＯＳＣＨ公司推出，用

    于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。其总线舰范现已被ＩＳＯ国际标猴组织制

    定为警掰；髹礁，餐鬟了Ｍｏｔｏｒｏｌａ、ＩｎｔｅＩ、魏ｉｌｉｐｓ、Ｓｉｅｍｅｎｓ、热鼹等公司煎嶷黪，窀 广泛应用在离散控铡系统。ＣＡＮ协议也是建立在潮簖标准组织的开放系统互滤模型上

    的，不过，熊模型结构翅有３层，即熙取ＯＳＩ底膳的物理层。数据链路层和檄上层的

    瘦嚣悬，冀傣号簧输介壤为双绞线。遽绩速率可达１Ｍｂｐｓ／４０ｍ，褒接黄输题离爨远可

    达｜９溉您媳ｐｓ。霹挂羧设备最多为ｉ １０夸蕊溺。 ＣＡＮ的信号传输采用短帧结构，簿一帧的有效字节数为８个，因而传输时间短，

    受干扰的概率低。当字带严重错误时，具有自动关闭的功能，以切断该节点岛总线的

    联系，具毒较疆匏抗干挽携力醐。支持点黯蠢、一点瓣多熹零全鼹广接方式接浚／发送 数据。采掰总线彳孛裁技术，当出现凡个节点同时在网络上传输倍息时，优先缴商的节

    点可继续传输数据，而优先级低的节点则主动停此发送，从而避免了总线冲突。

    Ｐｒｏｆｉｂｕｓ是德茸隧家榕准ＤＩＮｌ９２４５和欧洲标准ＥＮＳＯＩＴＯ的现场总线标准。

    Ｉｓ澎嚣｛摸受逛是意菸参考模型。国Ｐｒｏｆｉｂｕｓ－ＤＰ、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ－ＦＭＳ、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ－ＰＡ蕴藏 了Ｐｒｏｆｉｂｕｓ系列。ＤＰ激用于分散外墩间的高速数据传输，遣裔于加工自动纯领域的

    应用。ＦＭＳ懑为现场信息舰范，Ｐｒｏｆｉｂｕｓ—ＦＭＳ适用予纺织、楼毕自动化、可编程控制

    器、遗压开关等。露ＰＡ模懋爨｜ｌ是霜予过程叁动纯静总线类型，它遴麸ＩＥＣｌｌ５８－２标准。

    宅采霞了ＯＳＩ摸壅秘瓣理层、鼗据疆臻瑶。蒯Ｓ还采霉了鹰溺屡。祷输滚率为 ９．６ｋｂｐｓ－１２Ｍｂｐｓ，最大储输距离在１２Ｍｂｐｓ时为ｌＯＯｍ，１．５Ｍｂｐｓ时为４００ｍ，甜闱中继

    器延长至ｌＯｋｍ。其传输介质可以是双绞线和光缆。Ｐｒｏｆｉｂｕｓ支持主一扶系统、她主蛄

    系凌、多雯多歇混合系统风耱筵赣方式。霄实现憨线供毫与奉质安全爨霪。

    优点：产品品种比较齐全，献芯片、软件到开发工具，已有１５００多种产龋。

    华孛科技大擎颈圭学氇论文

    不避：黠楚１９９６攀攮塞，迭京袭溪串。熟遽苍黄炭蠢嚣辩子叠霭独塞裳产。

    ＬｏｎＷｏｒｋｓ技零莞美溜Ｅｃｈｅｌｏｎ公司予９０举技扔推出，势出落与ⅣＩｏｔｏｒｏｌａ、东芝

    公司共间倡导的现场总线网络掖朱，窀疑针对控谁《对蒙研制的新爨两络。其特点是与 避僖夯矮燹关，逶予璜璐整控懑毽。攥禳。ＬｏｎＷｏｒｋｓ裁定裂１９鼹年鏊辕上汪鸯４０００ 衾家雠龌产晶开发黼，这些厂浆进而瓣镦起激黼ＬｏｎＭａｒｋ甏搽作协会，拜获翮推广

    ＬｏｎＷｏｒｋｓ技术髑产舄，它已被广泛藏髑在楼字翻动化、家庭爨潮化、保安鬈绫、运输

    设备、王照遘纛羧割簿领壤，陂两了霹舔公试辩标准。ＬｏｎＷｏｒｋｓ懿棱心ＬｏｎＴａｌｋ协议 授封装柱被裙为Ｎｅｕｒｏｎ熟穗经愆蕊冀巾，不弱涮造囊麴ＬｏｎＷｏｒｋｓ产藏聚溪程瓣翡耩

    准逶蔼。ＬｏｎＷｏｒｋｓ搜零除了县霄瑷璐总线静一般特点矫，还懿商下弼特点： （１）ＬｏｎＴａｌｋ协议媳ｌｓｏ的ＯＳＩ鹤７层模数翘全兼罂，采用了致进了的铸嗽舟殁

    诲鲟控瓣貉谈（Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ Ｐ－Ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ ｅｓ融），这撵鬻终受载穰耋辩，誉会静致瓣 络瘫痪。

    （２＞瓣络逶信巢瘸了蠢薅辩蘩靛设诗方法，ＬｏｎＷｏｒｋｓ搜臻将其称麓“嚣落交爨”， 馊题络滋镶熬设计麓纯海参数竣蓬，遮撵不但涔卷了犬爨的竣诗王终量，阈辩媾趣７ 逶藩豹爵靠毪。 （３）通道的每帧谢数字节谢以从０划２８８个字节。 （痞）ｔｏｎＷｏｒｋｓ莪零瓣一个溺攘瓣络主簿节淼豢冒迭粪３２０００夺。

    （§）多耱遴整奔淡缭系绫没谤卷援撰了灵潢经。

    ４．４．５备类现溺总线的比较 酞服务静ｊＩ孽象寒撩，现场缀麴靛翩赋络《潋姆为三巾嫠敬；Ｓｅｎｓｏｒ毽ｕ凯Ｉ）ｅｖｉｃｅ

    Ｂｕｓ

    鼗Ｆｉｅｌｄ蠡＃ｓ，翔鋈争ｌ爨忝。其枣Ｓｅｎｓｏｒ Ｂｕｓ嚣囊豹是麓零辆褰教匏特黪器裟执行 器，传递的主蘩是状淼惯息，弼上交撩的数据怒位信息（ＢＩＴ）；Ｄｅｖｉｃｅ Ｂｕｓ面向的是

    摸整终黪器雾魏。牙嚣，搂攘薅譬熬袋囊蕊、获菠翡缝转缮惠搿激遴建这类爨终捷麓， 网上交换昀是字节信惠（ＢＹＴＥ）：Ｆｉｅｌｄ Ｂｕｓ面向控制过程，除了传递离敞娥模ｊ茧ｆ信号

    蛉毫接傣爨，述霹簧遂控裁蕊慰，遮撵Ｆｉｅｌｄ Ｂｕｓ主麴多令戮翁设备裁枣竣搀蠛～争 逻辑土瓣控案ｇ攀嚣，农Ｆｉｅｌｄ Ｂｕｓ瓣终土交换斡懑块信息（ＢＬＯＣＫ）或霉｛串嫠惑（ＥＶＥＮＴ），

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    控制类剩

    过程控制

    逻鞲控裁

    德黼褥单彀备

    ＢＩＴ ＢＹＴＥ

    蔚瑞复杂设备

    ＢＬＯＣＫ

    设罄樊麓

    鹜事ｌ凌嫣缎控翻瓣绦黪三个惑次

    表《一ｌ裂囊了强穆蹙墼戆瑷臻辍嬲终及其在上述三令控裁潮终层浚母爨她熬搜

    麓。

    表４－Ｉ嚣转典麓鳃瑗瑶总线耱圪较

    Ｓｅｎｓｏｒ Ｂｕｓ Ｄｅｖｉｃｅ ｂｕｓ

    Ｆｉｅｌｄ Ｂｕｓ

    ｅＡ蛙

    ｅ舣

    ＤｅｖｉｅｅＮｅｔ Ｌｏｎｗｏｒｋｓ

    Ｐｒｏｆｉｂｕｓ＿Ｉ）ｐ ＳＤＳ ＩｎｔｅｒＢｕｓ

    ￡筑路潞０

    ＦＦ Ｌｏｎｗｏｒｋｓ

    Ｓｅｒｉｐｔｅｘ

    Ｌｏｎｗｏｒｋｓ ＡＳＩ

    Ｐｒｏｆｉｂｕｓ－ＰＡ

    釉ｒｌｄＦＩＰ

    飙袭４—１可以看如，ＬｏｎＷｏｒｋｓ燕唯一跨越全部三个屡次鹣瑗场慧线技术，瑗嚣在

    ～个多种层次的现场总绫并存的现实环辘下，它既能适成连撩简单设备的廒用场合，

    瞧缝逶越复杂智懿设备熬篷羹ｌ翳会，裁麓一秘蕊浚势蓄、承上瘸下獒总线技术。嚣建

    ＬｏｎＷｏｒｋｓ是目前极其煮孥力和靛展前途的控制掰络。 ＬｏｎＷｏｒｋｓ技术麴羧心是其Ｎｅｕｒｏｎ芯片及其封装在其中的ＬｏｎＴａｌｋ协议，下面就

    游绕ＬｏｎＷｏｒｋｓ的Ｎｅｕｒｏｎ芯片及藏ＬｏｎＴａｌｋ协议讨论ＬｏｎＷｏｒｋｓ援术。

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    ４．５神缀元（Ｎｅｕｒｏｎ）芯片

    ＬｏｎＷｏｒｋｓ豹Ｎｅｕｒｏｎ芯舞是藏凝黎戎瓣，鬟爨缀多懿多｝舔嚣箨羲霹淤稳袋一令连 接多个Ｉ／Ｏ设备的节点。它不仅是Ｌｏｎ总线的通倍处理器，同时也可作为采集和控制 的通用处理器，所有的接收和处理储息、作出决定、生成输出和传播控制信息、标准 逶信协议等凄髓模块都瓴捶在专孛经嚣蕊冀中。Ｎｅｕｒｏｎ芯片孛考三令８位数ＣＰｌＪ，分别 为奔质访辩控制处理器凇ｃ、网络她疆器和应翔娥理器渊。翔豳４—２所示ａ

    ：

    Ｌ……一一……一……。…．……ｊ

    共享存储嚣 图４．２处理器结构及存储器分配

    网络缓冲嚣

    疲嗣缓冲区

    ：

    凇Ｃ娥理器完成介璇访闯控翻（ｍｅｄｉａ 过使用阙络缓冲区进行通信。

    ａｃｃｅｓｓ

    ｃｏｎｔｒ０１），处理Ｌｏｎｔａｔｋ协议的第

    １和第２屡，其中包括驱动通信予系统硬件和执行冲突避免算法。它和网络处理器通 阏络箍瑾器宠藏ＬｅｎＴａｌｋ蛰议豹第３至ｌ露６瀑网络癸议，它楚瑾弼终炎爨、遮垃、 认证、厝螽诊断、软件定时器、网络管理和路由椁进程。网络处理器使用嘲络缓冲区 和ＭＡＣ处瑕器进行通信，使用应用缓冲区和应用处理器进行通信。 应雳处理爨完成惩户黪编程，箕枣趣箍鼹户鼷痔对操终系统戆爨务谖震。 目前，墩赛上仅有两家公司（Ｍｏｔｏｒｏｌａ和Ｔｏｓｈｉｂａ）生产Ｎｅｕｒｏｎ芯片，这两家公 司的产品谯相应的型母上完全兼容。现在市场上有两大系列的Ｎｅｕｒｏｎ芯片：３１２０和 ３１５０。两赣的区别是：３１２０适用予魄较简单的场念，应用程謦小于２Ｋ；３１５０内部虽

    没有Ｒ蹶，毽遁遭扩袋慈线哥努接最多５８Ｋ靛存镰空蠢，遥翔予魄较复杂豹场合，寂

    用程序可大于２Ｋ。

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    寝４－２四种粼母神经元端片的比较

    ｝

    ａｌＳＯ

    霪

    １

    ３１２０

    善

    ３１２０髓

    善

    ３１２０ＥＩ ３ １０２４ １０２４０

    ｌ耱麟

    Ｒ绷容蠢（龄ｔｅｓ）

    Ｒ栅容量（Ｂｙｔｅｓ）

    ２０４８ ０

    Ｓｌ嚣 慧

    ｉ。２４

    １

    ２０４８ １０２４０

    １０２４０

    ｝糕ｐ叠灌窭耋≤鼯翱８｛

    爨馨

    ２

    ２嘲

    ２

    ｛馥｛

    ２

    潲霾；｝羲，建辩器 外部存储器接删 财骧 饕舞

    ‘

    燃

    ６４

    树

    无

    无

    ＳＯＳ ３２

    无

    Ｓ０§

    Ｓ∞ 整

    麓

    Ｎｅｕｒｏｎ端片使用Ｎｅｕｒｏｎ Ｃ编程，Ｎｅｕｒｏｎ Ｃ趋从ＡＮＳＩ ｃ派擞出来的，并澍熊进行

    ’Ｆ扩展，成为～种面向埘教的分布式粼嫡殍发工其。Ｎｅｕｒｏｎ ｃ魏Ｌｅｎｗｏｒｋｓ燃燎变譬

    挺捷了童撩戆寰替，毫交穗鬓了一豢塞瓣懿８蠢瓣”溪惫，魏骧餐霹骧囊条魏蓬子蓑

    迩哭嚣餐势濑辩霹蠢袭。菊终，Ｎｅｕｒｏｎ Ｃ短捷婺了一辨语珐，蒋蕊黼赣大蠢抟受Ｎｅｕｒｏｎ

    芯片ｚ／ｏ猁件支持的Ｉ／Ｏ对象。

    在一个按篱《单元中嚣髅赛采集鬻按髓鹣珐戆，淹姚褒Ｎｅｕｒｏ矬蕊楚没骞ｉｉ溪ｌ煮； 壤≤至霹一Ｉｏｌｏ），邃１１檬ｌ您缓黎爨窳纛ｉ／０，窀鬃褥疆羲蘩餮瓣懿羲褰嚣穗壤夔嚣

    瓣成３４种举阐Ｉ／Ｏ对藏湖外围设备滤行接口，如Ｗ粼置成ＲＳ２３２、并１＝１、燃时／计数

    ！／ｏ口、位Ｉ／Ｏ口等。用户稷序可退避ｉｏ－ｉｎ（）剃ｉｏ－ｏｕｔ（）烈辘调用来诸间这些

    ｉ忿冀壤。

    簧ｅ旌雠麓舞蠹鬻霄辫梅，３１２０麴黼释在萁零巍瀚ＩＯＫＲＯ黼率（３ｔ５０霞讳猩擀缓ＲＯＢ

    巾），该固件濑现ＬｏｎＴａｌｋ协议和所褙秘舞调度。落脚定义的Ｌｏｎｗｏｒｋｓ对象朔功能提 供了实对熬嶷掩，舞傍旗ＬｏｎＷｏｒｋｓ鼹警憋荟褒餐务，答毽嚣终遴揍释硬嫠彀蛰。懿篷 《一霪囊承，淹鹣菠鞭蕊黪耱蘩舞莛嚣。

    张ＬｏｎＷｏｒｋｓ徽术中必须麟摄的还有ＬｏｌｌＷｏｒｋｓ收缴貅。Ｎｅｕｒｏｎ抟片的ＣＰＯ－ＣＰ４是五 个通信引线端，可提供麟端、差分和特嫌应用模式端瘳静网络邋堪蠢式。当麟燕螯点 察耀塞夔Ｎ巷ｔｗｏｎ茎冀蘩蕊意袁嚣一产撼枣薅，季虢瀛菠逶过器麟｝冁蕊蓦鬓逶糖ｌ鸯 鞲蹙这墅餐藤连接在一勰。瞧当节煮寇瀚耩箍禳遗缄灞信媒体静平扰太大对，觥应该 使用Ｌｏｎｗｏｒｋｓ收发器。蛾榉就可以搓锵点和媒介之闸建立物理撰腿，这个接必Ｗ以肘

    ｉ黎蕊奢囊上浚发越慕转格玻龄数据避霖撩毽霸译弱。懿粪槛双绞蠛瓣一类逶臻套凄， Ｎｅｕｒｏｎ蕊菏懑潦囊了交都静蘸竣菱纂埝貉，餐霆簿簸蘩蘩蠡帮静簿毫蘩帮《；黼霹男

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    图４０

    Ｎｅｕｒｏｎ芯片框图

    一类奔威，如噬力线线蠢线电健输，对外帮的收发嚣要求较嵩，要支持兜瓣者更复杂

    懿编蘑惫辩。对每饕奔璇寒嚣，ＬｏｎＷｏｒｋｓ蔽羡嚣帮燕一耱骶戚零翁缓箨，窀霹菇琏任

    介质特定的编码／译码工作，为介质和Ｎｅｕｒｏｎ芯片通信口之问建立完整的机械和电气

    接口。表４－３列出了几种裳用的Ｌｏｎ收发器的性能指标。

    袁４－３嚣是Ｌｏｎ收发器产菇

    ｉ产品

    遥信介质 双绞线 双绞线 黢绞绫 双绞线 电力线 电杰线 电力线

    传输速率

    ７８ ｋｂｐｓ

    魏ｉ扑结构 自由 鑫蠡 惑线 总线 舀出

    鑫交

    距离／ｍ

    ２７００

    ２２００

    节点数

    ６４ １２８ ６４ ６４ ３２３８５

    ｌ

    Ｆ１了一ＩＯＡ Ｌ川乙ｌＯ

    ？８媳ｐｓ

    ７８ ｋｂｐｓ

    霉Ｐ霉，）（｝ｋ｝８ ＴＰＴ／ＸＦｌ２５０

    ＰＬＴ—ｌｏＡ

    ｌ毒∞

    １３０

    １．２５Ｍｂｐｓ

    １０ ｋｂｐｓ ５ｋｂｐｓ ２ｋｂｐｓ

    ７耗ｐ－２ｉ

    ３２３８５

    ３２３８５

    ｌ

    ＰＬＴ一３０

    自由

    ４２

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    ４．６

    ＬｏｎＴａＩｋ协议

    ＬｏｎＴａｌｋ资谈是ＬｏｎＷｏｒｋｓ技零豹菝，§，宅穆瓷露终嚣装程ＬｏｎＷｏｒｋｓ戆Ｎｅｕｒｏｎ芯

    片中。ＬｏｎＴａｌｋ协议完象遵循由国际标准诧组织（ＩＳＯ）定义的开放系统互述（ＯＳｌ） 模型的全部七层协议。这是ＬｏｎＴａｌｋ协议区别于其它各种协议的主要特点．

    表４－４ ＬｏｎＴａｌｋ蓐ｏｓｌ的七滋协议比较

    ＯＳＩ屡次

    ７ ６ ５

    羲；准瓣务 网络应用 数据表示 建程遥控囊箨

    ＬＯＮ撵供的服务 标准随络变量类型 网络变量，外部帧传送 谚袋／翡瘦，试诞，霹络 管理

    薤理嚣 应用处理器

    网络处理器 瓣络娥壤嚣

    应用层 袭示层 会话震

    ４

    传输层

    端对端的可靠传输

    应答，非应答，点ｊｃ寸点， 广攮，试涯莓

    网络处理器

    ３ ２

    潮络屠 链

    鼹

    传输分组 帧结构

    地璇，路由 帧地址，数据解码，ＣＲＣ 错谡梭查

    网络娥理器 ＷＡＣ处理器

    链路层

    蒺

    搬姑子屡

    奔质谤翔

    卜蓣溯ＣＳｇＡ，磁攘觏避， 优先缀，碰撞检测

    ｉｌ矗ｅ巯攥器。

    ＸＣＶＲ

    ｌ

    物理层

    电路连接

    介质，电气接口

    ＬｏｎＴａｌｋ协议包客Ｔ Ｌｏｎ总线瓣掰鸯阚终逶襞瓣功裁，毽鑫一令功能强大瓣瘸终 操作系统，可使通信数搬在各种介艨中非常可靠掀传输，使ｉ ｏｎ总线能够直接面向对 象通信。ＬｏｎＴａｌｋ协议焱持灵活编址，支持以不同通信介质分段的网络，网上任一节 点使用该协议可以与同一鼹上的其它带点互相通债。它支持的邋信余质包括双绞线、 电力线、瓣叛线、红外绫、嚣李蜜毫缓秽宠纾，显胃瑷在目一瓣络主阕薅健麓上述各种

    介质。

    在基予ＬｏｎＷｏｒｋｓ的网络上，姆个ＬｏｎＷｏｒｋｓ节点都需鼷物理地连接到信遒 （ｃｈａｎｎｅｌ）上，痿遂怒数疆毽懿豹壤赞戆套震。ＬｏｎＷｏｒｋｓ瓣终霹奏一令或多令售遒 组成，不同的信道通过路由器（ｒｏｕｔｅｒ）互相连接。路由器有４种不同的安装算法： 配置路由器（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ ｒｏｕｔｅｒ）、岛学习路由器（１ｅａｒｎｉｎｇ ｒｏｕｔｅｒ）、网桥（ｂｒｉｄｇｅ）

    和重复器（ｒｅｐｅａｔｅｒ）。用户可以使用任｛孽一静算法安装路出器。由网挢或璧嶷器连接

    静售莲称泠段《ｓｅｇｍｅｎｔ）。节点胃叛器冤程两爱童豹其它节点发送豹数据怠，霞诧，

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    可以用来分离段中的网络变通，从而增加整个系缆的容量和可漱性。ＬｏｎＴａｌｋ协议提

    供了多种倍谶的比特速率，用户可以根据网络所使用的传输介质釉收发器的类溅等因

    素进看选撵。

    ４．６．１

    ＬｏｎＴａｌｋ的寻址方式和地址分配

    ＬｏｎＴａｌｋ照缝难一臻定了ＬｏｎＴａｌｋ数蠢毽熬源繁点纛器秘节熹（哥戳筵～个或豆 个节点）。嗣时，路由器也使用这些地址来确定如何在两个信道间传输数据包。 为了简化路由器，ＬｏｎＴａｌｋ协议定义了一种域（ｄｏｍａｉｎ）、予网（ｓｕｂｎｅｔ）和节点 蘧缝（ｎｏｄｅ ａｄｄｒｅｓｓｅｓ）翡分震式避瓣罨疆方式。这耱寻缝方式爵实理薄整令蠛、菜 个子弼或慕个节点的编址。为了进一步简纯对多个分散的节点编鱼ｌ＝，ＬｏｎＴａｌｋ协议还 定义了另一缎地址，即缀（ｇｒｏｕｐ）地址。

    这种分豢式逻辑导她蠢式筵识了瓣歪在运行豹鼹瞎蕊熹黪替换，将被替换节点靛 蘧缝魏予替换节煮簿霹。途群，弼终上任餐弓ｌ焉这个节煮豹痊忍郝不嚣要致交。 （１）域地址

    ＬｏｎＴａｌｋ编址的最顶展是域，域趱～个或多个惯道上节点的逻辑集合，只霄在恳

    一个蠛辛魏繁点之窝考辘羹穗逶藉。嚣憩，在嚣一个绩遥土嚣节点宠全霉戮遵避燕子

    不溺的域名而执行不同的网络应用，并绝对做到不同的网络应厢乏间完全独巍、互不 干扰地运行。所以域又被称为虚拟网络。

    …

    某个繁点霹以鼹融分溪予一令或麟个蠛。佟受辩令蠛戆繁纛阿露终秀令域乏离戆 濯关（ｇａｔｅｗａｙ）。ＬｏｎＴａｌｋ臻谈不交撩两个壤之鬻静逶信，嫠德鞠弼关麴程序嫒诗可 以实现两个域之间的数据包传输。 域的标识使用域标识符（ｄｏｍａｉｎ ＩＤ），可以将ｄｏｍａｉｎ ＩＯ配鞭为０，ｌ，３溅６个 字繁。６个字节静ｄｏｍａｉｎ ＩＤ霹敦镶诞系统孛蕤窖魏霁多戆壤，餐６个字萤静ｄｏｍａｉｎ 根据实际需辫由系统安裟澍决定。 （２）予瓣缝娃

    ‘ ．

    ＩＤ

    为每个数掰包增加了６个字节的开销，而较短的ｄｏｍａｉｎ ＩＤ可以减少这个开销。这可

    编泣瓣第二瑟是予瓣，子稠是域巾带点豹一个遥辑集合。每个子弼豹节煮数最多 为１２７个－而在一个域中最多可有２５５个子网，谯～个子网内的节点必须位乎相同的

    段上ｒ予朗不能跨越智能路由器。如祭一个节点分燧予两个域，那么它必须嬲时属于

    每争壤主豹～个子嚣。 除了下别情况井，Ｗ以将一个域中的所有节点都配置于一个予网内；

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    ①节点位于由智黼瞒由器分鞴的不问段内。由于子阀不能跨越智能潞由器，智能 鼹由器斟端鲍节点必须媾子不冠蛉予题。

    ＠礴臻戆繁点数越过Ｔ １２７。予瓣凝溅最多带煮羧为１２７，翳搓蹇一个段上靛带熹

    数，可以使用多个子劂瓢置来达剃。例如，具有２个子湖的敬熊包含２５４个节点，具 脊３个予网的莰Ｗ戬像禽３８１个节点。 （３）繁点璁蛙

    编垃静第三鼷是繁赢。子黯癌熬每个带点都被赋予～牟程该乎网内约壤一节点，

    避个节点母由７位二谶制数组成，所以镣个子刚最多可能含１２７个节点。这样，在一 个域串袋多霹戮有３２３８５（２５５×１２７）令蒂熹，翔霹藏为止，遮憝溅控瓣缀穗够提供 瓣最丈麓蠢鼗。

    诧静，ＬｏｎＴａｌｋ遴耱侯７缀逮虢。岛子鼹举辩静是，作免一个组内秘带点茏鬻考

    虑它在城中所处的物ｊ骥位置。一个域中最多可指定２５６个组。对采用应答服务或请求／ 璃应瓣务瓣装，英苓煮数最多袭馘个ｉ瓣采爱ｊ＃疲答激务戆缀，箕苓纛数不浆簇。

    ＬｏｎＴａｌｋ允许将黼一繁寤ｅ努羽配麓为属予多个缀（最多ｌＳ个缀）。组编缱麴好熊是降

    繇瞧嚣搬交发送豹蟪璇信惠貔字带鼗，瀚辩遣捷一令缝审耱多个整点虿阏瓣接牧耀上 没出的麟个消息。 ４．６．２髓种基本类型的报文服瓣娜Ｉ｛螂 铮瓣霹靠魏耱鸯效矬，ＬｏｎＴａｌｋ协议提供嚣秘类鳌靛掇文腰务：废蕃方式 ＜ａｃｋｎｏｗｌｅ趣ｅ）、诲求／酸黢方式（ｒｅｑｕｅｓｔ／ｒｅｓｐｏＤｓｅ）、棼应辫黧复方式

    （ｕｎａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ

    ｒｅｐｅａｔｅ）以及非成答方式（ｕｎａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ）。这些报义臌务除请求 ｅｎｄ）瓣虚答缀势。警一个萤

    ／酶瘟方式是袁会话联安瑰癸，葜‘鼓三静瓣在抟输屡实瑷。

    最《靠靛驻势是纛褡方式，缓拣为端霹壤（ｅｎｄ

    ｔｏ

    点发送搬文到另一个绒一组节点，壤一个接收剿摄文的节点都分别囱发送蠢疲答，如 梁发送方程应答时闻内没有全部收到应臀，发聪方将重新发送滚报文。燕发次数和应 餐鞋翅繇楚莓选熊。羧文应答鼹务巍鼹终娃理嚣（ｎｅｔｗｏｒｋ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）宠袋，誉必垂 嶷焉程簿来干预。攘文健输号确绦不会牧萋ｌ重煮盼擐文。

    与之等价的缀文服务是请求／响应方式。当一个节点发邀报文到另～个戡～组节

    点，每一令接收捌报文瓣繁点酃分麓愈发送方翡痰，翔柒发送方在应替时间内没有全 帮羧妥桶癍，发送方将鬟凝发遴该缀文。重茇次数秘应答辩闺繇是霉逡瓣。掇文畹瘟 目酲务萄辨镪含数攒，怒南应蘑憝理器（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）完成髂，逶台远程建

    华枣科技天学硕士学位论文

    穰调雳和嚣产／服务器绺掰：酶应用一 非成髂熏复方式，港一个节点发送报文到男～个和一缀帮点肘，不嚣螫撼～个接 浚鬟摄文戆肇蠢黎努巍辫发送奏照餐袋蛾鑫，嚣袋辍璧笺多凌发送褥一豢变，绥羧交 懋基可稚嫩被接收穷蔽刹。这种方式激台手向一天缎节点广播发送，扶蕊避免霞带点 秘应或蔽簿露使瓣络避羧。英可靠毪低予淤上两种方式。 可靠螋最僬熬是鼍＃戏答方式，即一令擐文狻裳避戮一令或～继繁点羹熬被发送一

    浚，嚣辩弗不鬻鬟黎爨穗瘫袭盛茶。逡释舅式逶念予黯爵嚣蠖繁臻琴嵩，鬟煞蘩逮疫

    较高、报文被长的服务。

    毫巷。３释突梭溅（ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）

    ＬｏｎＴａｌｋ协议使用籀独有的冲突避免掉法。梭辣法具有在道激情况下惯邋仍然能 戳接遥箕爨大楚雾睦爨美露；嚣零薰警躐过多熬羚突霞罨蛙妻降抵。 鲞筏箍囊簿溪释撺突梭溪藜灌嫠奔壤（魏双绞线）释，哭簧牧发器梭灏熬｝冲突茇 缴，ＬｏｎＴａｌｋ辏议毒潋谢滚铎遗取溃数据键弱转输，装立刻耋黧敞诤突酸蟋鹣数据毽。

    如果没煮冲突检测，假崽健用的服务为皮答或谚斌／响应蠢式，男ｓ么发生冲突麟源带点

    攀戆立嚣焱遴基襞耋肄突嚣穗塞霪笈，麓骞在来牧戮嚣搽第鑫逐瑟戆燕答蕺虢斑劳翌

    事务定时嚣（ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅｒ）趱时救生后才黼确定发送失敝，然后褥蘸教，这样 爱花费缎撼豹时悯，该潦努定对器最小Ｗ没量约值怒６４ｍｓ（嬲绦速率７８ｋｂｐ§）。如果

    慕鼹饕盛餐溅务，没密婶嶷捡瓣戆昧饕壤据包丢失盼瀑繁点夺绺经簿重试。濯魏，隽 了浚谤莰蘧雅应飘逶接胃纛魏瓣矮薅矮缭会考虑黻势类黧势采穗跨突裣溺窀鼹。洚突 梭涮的采糟使源节点能猩檄短的时阉内威应冲突，疵即中断已被破坏昀包的佟输，然

    麟岛动熏发，从聪提燕丁媒介浆敢嘲零，缎短了爨；巾突露醛热烈焖窿时阍上熟凝辩僮。

    下嚣瓣ＬｏｎＴａｔｋ癸议孛戆奔矮谤瓣楚凝子燕（黻ｅ）穆一麓攀瓣穷察。

    ．

    ＭＡＣ乎艨是ＯＳＩ参糖模型数据鼷瀚一郝分。ｔｏｎＴａｌｋ协议使阕的ＭＡＣ算法黼予ＣＳ），ＩＡ

    （载波篌辫箨醒访闯）黎族，毽对其避褥了扩震。介质访潞整涮辫法的ＣＳｉＶＩＡ凑撩豢求

    繁点在嚣始绩辏数罐之藤硫诀套壤是窆瓣浆。毽燕，一壁梭糕割奔震载窆爨默悫，每 麓雾法黪行隽霆誉嚣黪，瓷瓣缮数蕹释戆豢穰多瓣憾凝下，遮导致了各矜辩锛穗缆± 存在很大的麓异。ＬｏｎＴａｌｋ协议使用了～种新的称作Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ

    瓣算法，絮缣餐了ｅｓ】｜ｌ矗黔优纛，究艇了像在控京《瘾耀孛懿缺赢。

    Ｐ－Ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ ＣＳＭＡ

    毒｝一Ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ然淞一撵，辩煮靛ＬｏｎＷｏｒｋｓ警轰藩奔震鹣谤麓葵爨逡裁豹。堇 饔辑令或雾个苇蘸弱懿簿褥秘缮空辩，虢馕发送数獬毽霹，这静辫法就避免了程箕宅

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    算法中咒法避免的冲突。在ＬｏｎＷｏｒｋｓ协议中，节点随机地分布在最小为１６个随机槽

    的不同延迟水平上，程Ｐ－Ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ ＣＳＭＡ中，灏节点要发送一个报文时，它以固定 翳概率Ｐ缭窭隧撬跨瓣稽豹数蟹。沁蝰ａｌｋ终浚慰瑟遘孬了耨瘦翡改善，强ＬｏｎＴａｌｋ 协议中，概率Ｐ是根据网络的负载作动态调整的，当网络空闲时，所有节点都随机分 布在１６个槽中，当估计到网络负载增加时，节点将分布在更多的时间槽上，增加的时 闻槽战数擞枣ｎ来决怒，ｎ的范围从１裂６３。Ｅｃｈｅｌｏｎ髂ｎ失信遴上积压工露（Ｂａｃｋｌｏｇ） 静话诗，它筏表下一次簧发送数据德的节点数。遮释对积压工作的估计秘渤态调整的 介质访问方法使得ＬｏｎＴａｌｋ协议在测络负载较轻时提供较少的时间槽数，在网络负载 较重时提供较多的时间槽数，从而使得网络在负载较轻时介质访闯延迟最小他，丽在 受载较重辩，馒滓突煞霉魏链最夺德嘲。 ＬｏｎＷｏｒｋｓ的ＭＡＣ予层允许在一个网络上使用多种通信介质，允许有数以干计的节 点。由于每个节点动态预测在某个时间有多少其富节点要发送数据包，因此ＬｏｎＴａｌｋ

    协议是ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ Ｐ－Ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ ＣＳＭＡ，预测影嗨了每个色之阉骧梗穗的数鬃，颈溅

    篷越高，节点糖梳势稚黥时闻稽的数簧也越多，樽数的增加降低了冲突的檄率。 ４．６．４优先级（Ｐｒｉｏｒｉｔｙ）

    ＬｏｎＴａｌｋ协议有选择地提供优兜级机制以提离对重要报义的响应时间。协议允许 用户在信邋上分配优先级的槽数（ｐｒｉｏｒｉｔｙ

    ｔｉｍｅ

    ｓｌｏｔｓ），它专门用于具有优先级的

    节点。为镣个节点提供钱先级靛啜终管理王具可以骞虽只有一令节点在售瀵上皱赋予

    一个特定静优先缀稽。僚道上，每个优先级时间耩对每个掇定豹传输至少增加了两位 的时间?汗销的大小主鼹依赖波特举、晶振精度朔收发器的需鼹。在数据包的周期内 的优先级部分，由于没裔任何介质的竞争，配置肖优先级的节点比没有优先级的节点 其毒较抉豹确应辩阕。貔宠缀与；孛突稔涮懿缝合，使褥穗痉辩瀚是有疆静，努笺绘繁 点的优先缀槽用于从该节点发送的所有包都具有优先级，从一个节点发送的一个、所 有或一些数据包，可被标记为使用节点的优先服务。节点内的镣个网络变量和报文标 签都具鸯棚应酶优先缎设诗，共霹凌绽译对设鬟＃”。对于舞络燮量，在安装道程孛或

    安装君可商选择缝改变其饶先级设计。

    较小的优先级槽数代表较高的优先级，即来自一个节点的鼹有优先级槽样２的优 先级包将谯来自同一个节点的具有优先级槽＃４黪优先级包之翦发送。将节虑的优先 级设荛０，袈示该蒂点鹣任禽惫都不在优先缀撞审攘俦辏，嚣燕不需要等穗纛都发送， 槽＃１趋为网络管理工具保留的，以保证任何应用掷不能在一个信道上停止幽网络工

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    具发出的中断。应用节点中具有优先级的包可使用槽２到１２７（视介质和在信道上分 配的槽数决定）。当节点内生成一个包屡，在挂起的所有无优先级输出包被传送之前， 该往免缀氛将在臻由嚣敬捌熬蓑嚣（毽在爨毒邑捺获熬爨先缀之藩），舞票毯熬嚣了鼹 由器的优先级槽，则它使用路由器的优先级槽向前传送。 ４。６。５诞蜜服务（ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ） ＬｏｎＴａｌｋ支持证实服务，即由诚寓报文的接收者来决定是褥批准发送者发送该报 文，这可防止对节点及其应用的非证实访问。证实的使用配备绘每个单独的网络变量。 题终濂务每务遣霹选爨为涯实戆。 证实妇安装对分配缩节点的４８位密钥实现，诚实报文的发送者和接收者都对密钥 进行处理。当一证实报文被发送，接收者要求发遴者提供证实，每次使用不阍的随机 数查闻，然惹发送者使用密键和来自鬟ｉ始趣鲮数攒实瑰查阀秘响应静传输，接｝｜芟者将 这个被套阏的答复与它蠢己对查阉鹣转换作魄较，如栗匹配，该事务成功。诞实傻霭 的转换算滋是陷门算法，即使你知道口令和响应，也不能推导出密钥。图２－４为进行

    证实的过程。

    ——————’‘‘“。“’”’—’’１’’１……‘。‘。…’“。‘‘‘—。—ｒ

    ．

    蔫簧诞实的摄文被毅送

    ．

    堕垫鲤垒塑塑墼蕉惑

    两个苓点都使用它们静涯实密 钥耩耱戆缀文对ａ令滋行转换

    节 点

    Ｂ

    ．

    时

    繁

    点

    Ａ

    间

    丛垄整垫堕墨

    节点Ｂ将它的转换结果岛从节 熹Ａ袋救翻魏壤进跨毪较，鲡 果两个强配，该报文被接收

    １●……‘。’’‘。““。…“”。’……１……‘。‘。…”。’。‘。’。’‘一

    ．

    ＡＣＫ（转换匹配）

    鏊２－４谶行证实豹过程

    ４．６。６网络接口 ＬｏｎＴａｌｋ协议包括一个可选的嗣络接口协议，该协议可以用来支持在任何主处理

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    器（ｈｅｓｔ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）上运行ＬｏｎＷｏｒｋｓ应用程序。主处理器可以是任何微控制器、微 处理器或计算机。主处耀器管理ＬｏｎＴａｌｋ协议的第６和第７层，并使用ＬｏｎＷｏｒｋｓ网络 搂霜来警爨第１－５屡。ＬｏｎＴａｌｋ瓣终缓墨铸议是义耀终接墨嚣是楚理嚣乏润交簌数据

    包的格式。每种网络接口定义了不同的网络接翻协议。网络按口可以是一个交钥匙

    （ｔｕｒｎ—ｋｅｙ）设各。如Ｅｃｈｅｌｏｎ公司的串行ＬｏｎＴａｌｋ适配器或怒一个基于ＬｏｎＢｕｉｌｄｅｒ 撇处理器接日程序（ＭＩＰ）的定傲设鬻。ＭＩＰ扩震Ｎｅｕｒｏｎ芯嚣转化失创建ＬｏｎＷｏｒｋｓ网 络接霜豹遵信楚理器。 在主处理上运行的童应用程序通过网络驱动裰序与网络接口通信。网络驱动程序 管理缓冲联的分配、缓冲区到网络接口和网络接髓列缓冲区的传输、隔离威用程序与 霹终接爨链藏星蛰议戆箍贯。ＬｏｎＴａｌｋ霹终驱动耧露蘩议在圭蔽臻秘嚣终瓤动程痔之 闯定义了标准报文格式。使用主处璐器的节点称为基于主机（ｈｏｓｔ—ｂａｓｅｄ）的节点。 其应用程序完全在Ｎｅｕｒｏｎ芯片上运行的节点称为撼于Ｎｅｕｒｏｎ拣片（ｎｅｕｒｏｎ岫ａｓｅｄ） 的节点。 ４．６．７数据说明 ＬｏｎＴａｌｋ协议使鼹覆淘痘蔫稔波戆数撂。爰遂耱方法，痿弼数蘩在繁焦之阕鑫搽 准的过程和其它预定义好的单位进行交换。命令被封装在接收带点的应用穰序中而不 是通过网络被发送。用遮种方法，相同的过程值Ｗ以被发送到多个节点，每个节点对 该数据有举同斡应用程痔。对基子Ｎｅｕｒｏｎ芯片熟肇点，它熬数掇说臻由Ｎｅｕｒｏｎ芯砖 固件实瑷。对基予主瓿鹃节熹，它瀚数据说臻由燕处理器实现。 ４．６．８网络变量 ＬｏｎＴａｌｋ协议韵表示层中的数撼被称为网络燮擐。网络变擞可以是任何单个数据 项，也可以是数据结构。每个网络变量有一个由成用程序说明的数据类型。对基于 Ｎｅｕｒｏｎ芯砖鲍节点，除了使用ｎｅｔｗｏｒｋ关键字外，网络变量熬谈醒菲卷象Ｃ疆害中戆 蜀部变墓。使簿ｎｅｔｗｏｒｋ关键字，锼褥瞬络上静箕它节点可鼓使用该阿缮受纛。在应 用程序中，当通过应用糨序的赋值操作改变输出网络变量的值时，Ｎｅｕｒｏｎ芯片固件使 用ＬｏｎＴａｌｋ协议服务自动在网络上传播该网络交爨的新值。嘲络变量的传嫩是通过 ＬｏｎＴａｌｋ蛰浚来竞藏豹，对用户来说燕透鬟戆。缴瘸程彦嚣发畿不必关心瓣缮交量转 送的耳标地址、打包拆戗、报文缓冲躐、请求／响应／熬发等低级嘲络操作的细节。Ｎｅｕｒｏｎ

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    芯片固件自动执行缓冲醒的管理、撤文初始化、搬文语法分析和出错管理ａ闲此，网 络变量大犬地简化了开发和安装分猫累统的过程ｎ

    一令逶行Ｎｅｕｒｏｎ ｅ皮怒纛枣熊警点最多可鞋瀵鬻髭令爨络变量，冀中包括鼗缝

    元素。在太多数情况下，这种强铡怒不重要的，浏为一个信号输入，网络变蠛可以从 无限个相同类型的节点按收数据；耐一个信号输出，网络变量Ｗ以发送相同擞型的数

    据裂无黻个接收数据熬繁点。一个鼹绦变量可以楚Ｎｅｕｒｏｎ Ｃ交蕊残缝梅，茭最太长度 虿达３１个字苗。最多３ｌ令字节熬数缮霹虢效嵌入在一夺络襁嚣筹｛筝灸一个鼹络交蠢

    传播。

    可以将网络变量搬定为证实（ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｅｄ）的。Ｒ口用｛芷熨撤文来传输怠们的僮。 瞧霹虢为阏绦变量箨定优宠缀，也裁燕震德先缀对润攘采铸翰窀艇夔篷。还霹竣搓定 两络变豢为两步的，在遮种情况下，所有赋给这个网络变耋羽值都将被传播。

    对基平童机的节点，主处理器管理协议第６屡处理过程，并对网络变燕禚应用缓

    狰区孛鳕ＬｏｎＴａｌｋ掇文佟来基静转化，使矮掰络接殴侉谈，这婪缓弹区辩数攥霹遥过

    瓣络接器被来嚣黄赣。

    ４。７小缱

    综上所述，虽然辩前在众多韵现场总线中尚没有一种现场懑线能覆盖所有的应用

    领域，但现场总线已不单是一种通信投术，也不仪仅是用数字仪液代替模拟仪表，其 实囊是建蠢一静全数字张、全分数式、互操佟性强靛嚣敷式委联监控弼终。嚣鼗焉瑷 场慧凌控期系统（ＦＣＳ）取筏瑷有翡豢敝控卷《系统（Ｄ蕊），将现场邋售瑶终每擦髑系统

    集成，是黼前自动控制攥统发展的新髓势，也是微处理器技术、计算机和计算机网络 技术的发腿及其在最多控制系统中墩蹋的必然结卷。露在不断浚逸ＤＣＳ系统，实现ＦＣＳ 夔瓣段，ＬｏｎＷｏｒｋｓ嚣辐蕊线孩其特骞靛ＬｏｎＴａｌｋ完整费浚，戆稳癌蘩耱麓攀、安装寿

    便、可使用多种传输介厥的测控网络，实现从传感器总线、设锯总线到现场总线三个

    应用层次的跨越，使其成为能连接过搬、现在和米米的总线技术。

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    ５

    ＬｏｎＷｏｒｋｓ在变电站综合自动化系统中的应用设计

    零章壤攮变鸯蛄综合蠡动镌系统懿螫采秘ＬｏｎＶｏｒｋｓ瓣场慧线囊孽黪熹，对瑷凌慧线凌交鬯跨落

    台自动优系绕中的应用避符了设计。掇据信息传输钓种类和要求设计了幂同韵网络变爨形式，介 绍了Ｌｏｎｗｏｒｋｓ网络与上位机传输的实现，讨论了动态数据交换技术，设计了Ｎｅｕｒｏｎ芯片与保护 控剁单元的按霹跛及Ｎｅｕｒｏｎ芯片的程痔流褪，最后介绍了Ｌｏｎ饔ｏｒｋｓ的缀秘方法。

    ５．１系统巾网络变量传输的设计

    ５。Ｉ。１交魄嬷综合塞动像系统孛戆偿惑籍辏要黎 在变电站综合自动化系统中。从系统对信息传输贾求来看，对于信息的传输种类 分为以下风耱： （１）燕翼孪绩惠：灏纛和计算系绕巾的各种模羧薰和数字赘，包括电莲、魄流、功 率、电度镩，此类信息要求系统实时臆测，反映系统的运行状淼。 （２）故障信息：当系统发生故障时，所反映的故障类型及相应的故障动作俊，此 类售塞爨癸淡第一瓣藏传送，绦涯系统在羧漳发受菇，戆逐速簸疆事兹，凝，ｌ、羧失。 （３）’状态信息：反缺现场设备状态的信息，细歼关量等，般类信息只需要在信息 的状态量发舷变化时进行传送。 值信惑等，ｊ魄类信息是警入为操作辩镥送。 在传统的变电站自幼化系统中，姆上位机的通信大部分都采用串口方式。采用串 口通信给系统实际运行带来了一些无｛丧竟服的问题，主要有：

    …

    （４）控溅与参数馈惠：系统中对设备操终所嚣聚鹣信息，皴继迄器蘸俸镶号、定

    （ｉ）遴痿方式缝大熬努采焉事醛方式遗孬，受露ｌ予率疆逶镶霾寿静羼袋靛，影璃

    了信息处璞的实时性，纯其是故障情况下，保护倍息器比较大，众部送到监撩系统并 处理完毕显承，有的延时长达几十秒，影响了上位机系统的监控功能。 （２＞枣子串口通信本巍传送距褰较短，许多变滚戆孛都采用了长线驱动装嚣戳增 翔串口逶傣鞭离。正常情况下，如果长线驱动器本身故障或英工俸电源掉电，都会引 起通信中断，从而降低了自动化系统的安全可靠性。 （３）傣息泛滥。在系统启动时，黢控主机会收到大量鲶设蓉状态或预告倍患。对 簸控系统瑟蠢，这些信慧审鬟存多数蠢意义，蘑大熬分藜藩予每簸控无关懿倍感。当 外接设备很多时，这些与般控无关的信息往往会影响监控主机接收其它类型数据的能

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    力。

    从ＬｏｎＷｏｒｋｓ现场总线通信协议的特点可以者嫩，采用ＬｏｎＷｏｒｋｓ网络岛上位机系 统连接，帮戳魂绦系缀数据簧辕夔壤疆牲彝及辩羧。在系缓孛袋矮淤弼络交爨为痿惠 载体的形斌，可以避免上述的问题。例如，在系统中开关量信息豹传输，如果以传统 的ＲＳ２３２的通信方式，涎论所监控的开关量是否肖变化，都需鞭定时向保护单元读取 舞关置倍感，戳保持上彼祝蜷所褥匏嚣关量薅感溅礁，毽这样使瓣络蛇受掇较重，露 且由予定时读取，造成一些主要静攀敬记录不能被及时懿传送戮上位梳端楚理，对整

    个系统的可靠性及实时性都造成了不良的影响。ｉ耐在系统中，糟采用ＬｏｎＷｏｒｋｓ网络来

    完成与上彼机系统的连接，由于ＬｏｎＷｏｒｋｓ网络的傣息传递是通过响应网络变爨的改变 实瑗戆，濒戮哭骞当弼终变蠢懿篷被受薪或改交辩，方会岛翡终铸埝数据。舞关耋镑 息，只有在现场的开关象状态发生炎化时，才会对与开关量相撩接的网络变蕨改变， 而若开关嫩状态没有发嫩变化时，则不会向网络发送开关量信息，从而提高丁网络传 输的效率，不会造成镕悫泛滥酶情况，并虽由于没凑占用网络资源秘对优先缴的设置， 就减少了辩重要蔼惠传递延耩雩豹茸裁缝，保证了潮络静珂靠髋岛实时往。娃下稷摇变

    电站综合自动化系统的骚求，详细介绍系统中网络变量的设计。

    ５。１。２爨终变量夔莰诗

    在ＬｏｎＷｏｒｋｓ网络巾，数据传输是通过网络变蜃的形式来襄观的。根据变电站综 台皇动化系统所嚣数据约特点，慰露不同铸竣要浓瓣信息，按照其特点可激定义戈不

    同豹网络变量及传输形式。 （１）实时信息量：对于实时信息，由于需要对系统进行实时检测，所褥爨为瞬时 变化薰，可在系统要求范围内，定时对其进行查询，将信息送溪上位机。 （２）簸漳薅塞羹：藏簿癌塞簧黉戮第一羹雩瓣蕊送，搽涯篆统在蔑簿发璧惹，憝迅 速的处理事故，记录ＳＯＥ事件。在ＬｏｎＷｏｒｋｓ网络中定义了优先级服务机制，ＬｏｎＴａｌｋ 协议通过提供优先服务机制以改善对重要消息包的响应时间。为了满足系统需求，对 予ＳＯＥ事转售患采震馋先缀静传竣方式。另外，由手每一个ＳＯＥ事斧信怠都必须传 递绘上位钒瑞报告，所黻在ＬｏｎＷｏｒｋｓ鼹络接口瀚程序中，应将ＳＯＥ事件绩息豹弼络 变量定义为同步网络炎嫩，同步网络变量是指赋予该网络变量的值必须按赋值的顺序 一一发遴，不丢一个值。一个同步嘲络变量修改瓣，如果没有Ｗ供使用的缀存器，应 翔将楚予等待获态，这秘德凝下诱发援滓进入占灸方式（帮不稍瘦缝太多数豹事箨等 待空余的输出缓冲区）一而非同步网络变量就是指调度程序不能保证网络变餐的每次赋

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    值都被发遴出去。由此保证所有ＳＯＹ，南件信息光ｉ墩漏的传递刻Ｊ：位机处理稔序；但同

    步网络变爨的广泛使用很容易造成带点缓存器紧张，丽且消息处理被推迟，所以。同 步露络交爨懿广泛使箱，会舞赞耪威嗣性戆、遵麓￡抟浚速率、鼷终摆揍程塞狱及节熹

    缓存器配鬻等带来清裰的作用，箍在绕路保护单元中，实时模拟垂、电度值等的信息 并不要求它们的每一点陂动都必须上传报告，只要寇时传输速率满足要求的撒围即可，

    所颤可将辩斑豹网络交蠹设为嚣冠疹瓣络变量，势聚壤定瓣传送靛寿式，扶鬻不会造 成节纛缓存嚣紧张等获魏。

    （３）状态信息量：在系统中，状杰信息一般改变的频率较小，而在以往的系统中，

    为了正确地掌握现场的状态量信息，就必须采用轮询鲍方式获褥，而在ＬｏｎＷｏｒｋｓ瞰 终孛，系统廷在靛态爨发整改变辩送行瀵取，餐佬了嚣络转送效率。

    （４）撩制与参数信息：控制与参数信息在系统巾是入为改变的信息鸯，为了避免

    人为的操怍失误及网络悻输错误而谶成的误动作，幽系统发出控制命令，糕上位机端 登绥礁认嚣孝能改变控粼瓣终变量的镶，并且该建络变量靛连接形式采弱瘟答鼹务方 式。应簦联务方式是蛩一潴爨菱遴菇一个繁熹蠛一缠节熹瓣，发送节焘将蕃特所有痘 收到该消息的节点发送艨答。若发送节点在预定时间内未收到所有应收应昝，则重发 该消息，骈以，应答服务方式可以确保控制信息在蹲缨上的准确传输，避免丁系统螅 误撩臻。

    网络褒暴的类型可以指定为栋礁网络交爨类型或窘定义的网络变量撩型。在

    ＬｏｎＷｏｒｋｓ现场总线系缆中，为了更犬的提高网络的甄操作性，成尽量将信息搬最类型 定义失标准瓣络变量，懿开关量信息臻擒可定义为标准霹终交豢ＳＮＶＩ＿ＳＴＡＴＥ躺形式：

    ｎｅｔｗｏｒｋ ｏｕｔｐｕｔ ＳＮＶＩ＿ＳＴＡＴＥ ｙｘ；

    这是一个撼型的标准潮绦变量，可以拔能取得网络擞爨的值，从黼一个网络变激可以传 送１６个开头蟹的状态。

    蘸力系统枣，垂予还没有黪残统一嚣溪络簧羧标准，嚣默髓套一些露鹜变爨静结 构要按照系统中的需要黼定义，如ＳＯＥ事件信息，Ｗ定义为一个包含动作时间和事件

    类型的结构撩型。自定义的非标准网络变量的应用，可以将系统所要求的信息简洁、 清嚷静表示，虽然会绘舞发带来一壁繁琰的过程，织往往了系统潺莹售惠豹络梅，鞋 及霉戳减少鼹络交蠢鹣数露。

    ５。２

    Ｌｏｎｗｏｒｋｓ网络姆上位枕传输的实现

    在ＬｏｎＷｏｒｋｓ弼络中，普通计算桃加上ＬｏｎＷｏｒｋｓ的专用闲络适配器可以成为网络

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    上一个节点，而运行在该计算机上的Ｗｉｎｄｏｗｓ应用糅序要对网络上的网络交濑及报文 进行监控，必须有网络接口的驱动支持。在上能帆端与ＬｏｎＷｏｒｋｓ网络接｝＝Ｉ是通过 ＬＮＳＤＤＥ耀菇器实鬓鹃。ＬｏｎＭａｎａｇｏｒ懿ＤＤＥ簸务器霹袭Ｗｉｎｄｏｗｓ瓣惑矮器爱 ＬｏｎＷｏｒｋｓ嘲络之褥交换黼络变量、麓斌锖意数播。有了ＤＤＥ黻务器，就谢以厢上位 机监控程序濂控ＬｏｎＷｏｒｌ憾网络。

    （１）ＤＤＥ协议

    凄悫数懿交揍（ＤＤＥ）秘获，麓一耱嚣薮熬冬滠轰无美熬鏊予溥意翡辩议。宅允

    许Ｗｉｎｄｏｗｓ应用程序激间以任何八为约定的格式撤换数据或命令。利用ＤＤＥ，在 Ｗｉｎｄｏｗｓ环｛濑下可以为弗个应用程序之间以Ｃｌｉｅｎｔ］Ｓｅｒｖｅｒ方式建立起一条动凑数据链

    薅，饕一耱褒建羲旁孛靛羧据凄蠢遘袋鬟瑟一耱庭鬻摇寒孛，捷褥竞垒琴慝熬嚣耱塞 餍程痔胃馘溅彳亍通蓿、黛换数据。当牒赭数耀茇擞畿亿对，还掰离动地更新递接的数 据，以实现不同应用穗序中数据的动怨砸新。

    ＤＤＥ捻议是基于Ｗｉｎｄｏｗｓ操终塞辘魏漠患蠛鬻，瓤表ｓ．１掰暴，建糟糕謦乏惩传

    递Ｄ斑港惑簿，藜蠹ＤＤＥ会话（Ｃｏｎｖｅｒｓａｔｉｏｎ），辩成觳霆酶谤黎、痤骜、蕊辘。一

    次会话由两个应用程序搬完成：服务器、客户，服务器提供数据，客户向服静器请求

    发送和接收数据。

    表孓ｉ 澄憋（Ｍｅｓｓａｇｅ） ＷＭ

    ＤＤＥ＿ＡＣＫ

    ＤＤＥ蘩谖疆惑辍懿

    作用

    通知搬用程序收到～个ＤＤＥ消息

    。

    ＷＭ ＤＤＥ＿ＡＤＶＩＳＥ

    客户斑臻程枣发臻谴意热豢务器，避舞藏务器任辩瞬

    髅鼹鬻数据发生交纯鑫蘩黉戮霉声璃

    ＷＭ ＤＤＥ＿ＤＡＴＡ

    服务喾释将数据传送鳓客户应用程序。璃通知客户蠛镳

    上的徽据已发生燮惚

    ＷＭ

    ＤＯＥ ＥＸＥＣＵＴＥ

    袭港—枣或考多个裔奄掌簿辜妥客声痘霪覆枣 扇动一个ＤＤＥ对话

    ＷＭ ＤＤＥ＿ＩＮＩＴＩＡＬ

    ＷＭ ＤＤＥ＿ＰＯＫＥ

    ｌ

    客户搬用程序发送＿＝｛毫蝇请求的数据蝓服务器

    盎霉声痘露程旁发送，镶筵疆务器发送鼗摇

    荐止一个ＤＤＥ会话

    ｜、ＡｒＭ

    ｌ

    ＤＤＥ＿ＲＥＱＵＥＳＴ

    ｜ＷＭ

    ＤＤＥ＿ＴＥＲＭｔＮ，ａ／＇Ｅ

    ｆ

    ｗＭ一。Ｅ

    ＩＩＮ：Ａ。悯

    由客户应用程序发邀。停止暖连接哦热连接特定项目

    转燮赫

    援逶纛震疆窘采蔫三蘑蠢恚蘩裰ｌ瘟蓬莛窘器（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）、圭蘩褒（Ｔｏｐｉｃ）、

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    璎鏊名（Ｉｔｅｍ）。袋蘑程侉名是出ｌ夔务器稳詹在Ｗｉｎｄｏｗｓ攥终系统注蘩魏，跫客户应 用程序与服务器应用程序建立对话时必须指明的字符串标志。藏题名是用于识别逻辑 数撼关联鹣字符审；蹩数攥蕊夔分类；顼ｇ名是翅子表承交抉数攥单袋懿字蛰宰，是 庭臻程穿乏蠲交撩数据筠艇题稿美鹩实舔锩惠。瓣务器盔掰翟窿赢特一令竣多个主题， 每个主题霹戳毒一个或多令顼强襄，每次ＤＤＥ会话出应髑程澎名器主题名曦一确定。 ＤＤＥ会话由鬈户应用程序启渤．把一条消息（ＷＭ 的ＤＤＥ激务器程序晌藏遮个消息，搿始进行ＤＤＥ会话。 ＤＤＥ客户应用程黪岛服务器威明程序之闯的会话有以下三种方式： 第一耱是馥一次为攀位，客户疲耀程序发送ＷＭ 也称为手动连接。 第二种是当客户成用程序发送数据给服势器应用程净对，窖户艘用程序用

    ＷＭ＿ＤＤＥ ＰＯＫＥ溥惑恕数据薏巍激务器斑矮程序，簇务器疆净臻ＷＭ ＤＤＥ＿ＡＣＫ寒

    ＤＤＥ ＤＤＥ

    ）ＬＡＩＴＮＩ＿前洳绘蠛传

    运行戆爨霄窿秀程序，攒翡客户黧爱稚露霪要鹣艘照程穿名窝燕戆名，秘蒋这些数据

    ＲＥＱＵＥＳＴ溺感，臁务器

    斑惩疆澎溺ＷＭ ＤＤＥ＿ＤＡＴＡ或ＷＭ ＤＤＥ＿ＡＣＫ穗疵瘫警请求，这耱方式猕为冷遂接，

    磁答客户波用程序袭鹅憝谱己接Ｉｊ奠劐数据。 第三耪是当溅务器臌糟程序一个矮爵值改交时使用。这释藤务分为簿种方式：第 一秘方式爨骚务器应耀獠窿当数攒改变ｌ｜寸邋知客户应蔫糕序，键不发送数撰，如紧客 户应焉程序请求数耀，鼹努嚣瘗瓣程洚立帮发送，这释方式豁为疆连接，落称为遴舞

    式连接：篇二种方式是服务器在每次数据改变时都向客户应用糨序发送数据，这种方

    式称为熬连接，叉称灸爨麓式连接。

    （２）ＬｏｎＭａｎａｇｅｒ ＤＤＥ激务瓣 ＬｏｎＭａａａｇｅｒ ＤＤＥ鞭务器爨予在ＬｏｎＷｏｒｋｓ蠲络嚣Ｗｉｎｄｏｗｓ疵藤程弹之蔑交羧蠲

    络变量和盟式数据报文，如图５－１所示。ＬｏｎＭａｎａｇｅｒ ＤＤＥ服务器支持ＤＤＥ服务器的 戆大多数穗戆，麴Ｉａｉｔｉｔａｔｅ（建立ＤＤＥ恣接）、Ｔｅｒｍｉｎａｔｅ（取灌ＤＤＥ连接）、Ｒｅｑｕｅｓｔ

    （请求）游。有Ｔ ＬｏｎＭａｎａｇｅｒ ＤＤＥ鼹努嚣，Ｗｉｎｄｏｗｓ鬻户藏鼹程序可戳邋遗ＤＤＥ

    掇供数羧务寒监攫秘接测ＬｏｎＷｏｒｋｓ璃络，甄毒螯蕊察裂弼络楚鏊嚣篷帮嚣式掇文。 也可以改波网络变量的德秘发送鼹式报文去影响湖络操｛乍。

    ＬｏｎＭａｎａｇｅｒ ＤＤＥ簸务纂提供．『轻秘支持Ｗｉｎｄｏｗｓ ＤＤＥ浆建霆程廖载攘瑟，捷

    Ｗｉｎｄｏｗｓ成用能够直接监视和控制ＬｏｎＷｏｒｋｓ控制网络。ＬｏｎＭａｎａｇｃｒ ＤＤＥ服务器是通 道使用存镳在嬲终数攒露巾鲍愈襄、媲缝秘定瓣信息寒竞成它豹强务豹。

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    ｌ客户应用程序ｌ ｌ

    Ｗｉｎｄｏｗｓ

    …

    毒ＤＤＥ交换

    ＬｏｎＭａｎａｇｅｒ ＤＤＥ

    ｌ客户应用稷序ｎ Ｉ ：

    Ｉ

    服务器

    潞

    ‘

    毒

    ｜弼络驱动嚣｜

    ，

    上

    ＬｏｎＷｏｒｋｓ鼹鳃接疆

    孵络数据库

    ＬｏｎＷｏｒｋｓ网络Ｉ ｝

    鞠Ｓ－ｌ

    ｌ ｝ｌ ｝ ｌ

    ｌ ｌ

    ＬｏｎＭａｎａｇｅｒＤＤＥ服努群岛陂用程亭美蓉承意图

    ５．３傺掺控裁蕈毙瓣１．０Ｎ雕络透信

    保护控制单元的带点设计采用基于主机的穷斌，主处理器聚用Ａｔｍｅｌ激产韵５ｌ

    终参数豹零缝漆设譬、修改等工露，通遘Ｉ．ＯＮ接珏＇陵块与鼬黼羁终迸瑟遥羲，

    传输的网络信道有双绞线及电力线方斌。总体设计的硬件原理鞠见图５－２。

    系列单片帆ｔ受责完成数据采集、数字信号处理、器静相关保护箨法、控制殿系统工

    图５－２

    ＬｏｎＷｏｒｋｓ网绺的总体设计原理嘲

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    ５．３．１接崩模块设计 ＬｏｎＷｏ莰ｓ接鐾摸浚受蠢饕线路保势萃元审掰采集鲍数据爱控裁翁号接入 ＬｏｎＷｏｒｋｓ糯络，实现主辙与ＬｏｎＷｏ像ｓ阿之闯的蜘议转换，愚ＬｏｎＷｏｒｋｓ与现场设备

    的互连纽带，其原理图如图５－３所示。

    鞘５－３探护控翩翠元的ＩＯＮ羧口＿蘸块骧壤篱

    Ｎｅｕｒｏｎ蕊片和主处理器的通信方式为异步串籽＿ｉ鼹信，主处蠼器的异步帛行通信采 蘑串錾骞式。Ｎｅｕｒｏｎ答羚窝圭娃理器的遥穰兔主放式，霹：峦馥畿离垂誊发送数撬毽， 主处理器羽串行中断收判后，翔断憩何种命令和数据，再做出栩应的操作。此外，为

    了保证数揲寐时并有序的传输，在Ｎｅｕｍｎ芯片和主娥理器之间除了设有串行№口外，

    还寿一个Ｉ／Ｏ端日用来橼识是否有ＳＯＥ事舞等重要数摄。

    Ｎｅｕｒｏｎ芯冀捷洪鸯多耱枣行Ｉ／Ｏ对象，本设计中采瘫越瓣髓鼗（移蕴≥输入瀚窭

    对象。该ＦＯ对象类型将相邻的两个臀脚配置为串杼输入或串杼输出管脚，其中，偶 数编号的管脚用作内部时钟输出，奇数编号的管脚用作串行数据线，数据的发送和接

    竣壹逛舔垒蔽鹣薅锌定臂誊。滚鞠辩象霹蒋交多为１６袋魏鼗攮字穆天或蓼盛Ｎｅｕｒｏｎ

    芯片，数据的传输速率研在程序中定义，沈特率蜀相应的输入时钟频率成眈例，如图

    ５－４所示。

    辨■ｎ几一门ｎ一。

    数据■ｋ——Ｊ一Ｌ

    ｌ

    ｊ．～

    ＿

    ＃

    ｉＯｕｓｔ

    图５＿４

    Ｂｉｔｓｈｉｆｌ对象时岸豳

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    ５．３．２

    Ｎｅｕｒｏｎ芯片软件设计 Ｎｅｕｒｏｎ芯舞秘霜跫翡器事箨彝瓣一令Ｉ／Ｏ疆瓣簸涵痒兔囊蔓经理嚣发送终送数摇

    命令的触发条件。由于巢魑重要事件需要以第一时间传送到ＬｏｎＷｏｒｋｓ网络上，以便

    上位机及时收到信息，禚程序中将响＿暾该ＦＯ口电平的变化作离优先级的处瑷，当系 统发生故障产生ＳＯＥ时，将该Ｉ／Ｏ翻戆毫平圭裹羧低，逶知Ｎｅｕｒｏｎ蕊冀毒黧蔡信息

    要发送，这孵Ｎｅｕｒｏｎ芯符的处理程侉会发出读ＳＯＥ命令并改交相应丽络交蠢的数值，

    及时的在ＬｏｎＷｏｒｋｓ网络上传递。在通常情况下，则由定时器实时的对所需数据（如 遥测量、电度量等）进行读取并在鼹络上传递。

    在Ｎｅｕｒｏｎ葱冀孛，没有定辩器瓣象，该对象胃定义秀毫秒窥辩器褒移宠辩箍，当

    定时器酌定时时间间隔刻时，ｔｉｍｅｒ＿ｅｘｐｉｒｅｓ事件为真，这样可以通过检查ｔｉｍｅｒ＿ｅｘｐｉｒｅｓ 事件来定时执行特定任务。程序语句如下：

    ｓｉｉｍｅｒ ｒｅｐｅａｔｉｎｇ ｒｄ＿ｔｉｍｅｒ：

    ｗｈｅｎ（ｔｉｍｅｒ＿ｅｘｐｉｒｅｓ（ｒｄ＿ｔｉｍｅｒ））

    ｛

    …

    ，．向主处理器发送传送数据命令＋，

    ｝ 将定时器设震为ｒｅｐｅａｔｉｎｇ方式，可以让定时器在触发后自动重新定时。 在Ｎｅｕｒｏｎ程序中，设置有对优先级事件判断的机制。Ｐｒｉｏｒｉｔｙ关键字用于设定一 耱ｗｈｅｎ疆镯，这秘ｗｈｅｎ语句被检测瓣次数多子。光饶失缀煞ｗｈｅｎ疆訇。铙免级ｗｈｅｎ

    语旬在每次调度程序运稃对以指定的顺序被检测。如果任何忧免级ｗｈｅｎ语锯彼检测

    为真，则与它相对应的任务就被执行，然后调度糕序又重新回到优先级ｗｈｅｎ语句队 列头，从头开始检测优先缀ｗｈｅｎ语句。由于可见，优先级ｗｈｅｎ语句太多的活，将使 无饶竞级豹ｗｈｅｎ语句鼗“挂莛”，帮不被撬学。魏莱一个魏先缀ｗｈｅｎ语訇程失部分 时间里都为真，它将独占处理器时间。只有当任何一个优先级ｗｈｅｎ语句都没有被检 测为真，调度程序才会检测无优先级ｗｈｅｎ语句。谯本系统中，豳于ＳＯＥ事件需要及 霹岛上位搬缀誊，敷殴强调痰程痔孛瓣ＳＯＥ事传瓣粼叛采取饯兔缓靛设置，蠢上述 Ｎｅｕｒｏｎ芯片对优先级事件的响应机铡可知，这样设计可以保证ＳＯＥ事件韵及时传输。 软件的流程网如图５．５所示。

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    圈５－５

    Ｎｅｕｒｏｎ芯片软件流程图

    ５．４

    ｔ＿０Ｎ网络组鼹

    ５．４．１概述

    要使一个含畜Ｎｅｕｒｏｎ芯冀静繁患每ＬＯＮ瓣终连接著能与阙终上懿冀德繁点送孬 通信，除了对此节点设铸编写通信程缪之井，还赫须对此节点进行适当盼配鬣。 ＬｏｎＷｏｒｋｓ技术的一个很重要的特点是提供了一套强有力的开发工具，包插节点开 发工具ＮｏｄｅＢｕｉｌｄｅｒ，节点和网络安装王其ＬｏｎＢｕｉｌｄｅｒ，网络管理工具ＬｏｎＭａｎａｇｅｒ，

    戮蘩韵王黼弩晒斑ｓ总线鹣健弱者交速、方霞楚并发肇点弱联网。ＬｏｎＭａｎａｇｅｒ ＬｏｎＭａｋｅｒ

    安装工具、ＬｏｎＭａｎａｇｅｒ

    ＤＤＥ

    Ｓｅｒｖｅｒ和ＰＣＬＴＡ－１０网络适配器可以完成整个ＬＯＮ网络的

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    组网、维护等工作。 节点开发的步骤为： （１）裁建设冬定义；

    （２）编写Ｎｅｕｒｏｎ Ｃ节点程净：

    （３）构造应用节点，将应用程序下载到现场控制节点的外部Ｆｌａｓｈ ＲＡＭ中，并 且输出设蒜的终部接翻文侔； （４）瓣察瓣络交薰豹交纯请獭，调试节熹豹备项功髓。 单个现场控制节点调试完毕后，逐要把单个带点从物理逻辑上连接起来，才能完 成整个网络的功能，ＬｏｎＭａｎａｇｅｒ ＬｏｎＭａｋｅｒ组网量具组网的步骤为： （１）爨委Ｐｒｏｆｉｌｅｒ羧入势帮接强文终，镄建攒定终蘸菝强瓣定义类墅； （２）剩用ＬｏｎＭａｋｅｒ安装、捆绑在Ｐｒｏｆｉｌｅｒ曩具中定义的墩用类型的设备，建立 ＬｏｎＭａｋｅｒ数据库；

    （３）寝动ＬｏｎＭａｎａｇｅｒ ＤＤＥ Ｓｅｒｖｅｒ，为监控蛰理软律提供ＤＤＥ服务。 ５．４．２缎网步骤

    （１）编译ＮｅｕｒｏｎＣ程序蒡输爨岁｝部接口文传 ＬｏｎＢｕｉｌｄｅｒ是ＬｏｎＷｏｒｋｓ技术中黢主要豹一个开发工其，它包括一个Ｎｅｕｒｏｎ Ｃ编 译器，能够将用户的Ｎｅｕｒｏｎ Ｃ程序编译连接生成可下载文件或嫩成可供ＥＰＲＤＭ编程 器烧制的麓进制映象文件。 弱户霹骧在ＬｏｎＢｕｉｌｄｅｒ臻境下瓣Ｎｅｕｒｏｎ Ｃ＿ｉ纛镶程窘逶嚣缡骥、调试彝绫译，弱薅 输出外部接口文件以及其它类型文件。 （２）用Ｐｒｏｆｉｌｅｒ创建外部接口的应用类型 在将设备的外部接瞄文终输出刘Ｐｒｏｆｉｌｅｒ鲢麴废嚣囊下滋瓣，簸可默用Ｐｒｏｆｉｌｅｒ来 创建努都谈日豹瘦瑶类懋。麓建完成应用类型君，使耀由Ｐｒｏｆｉｌｅｒ提供的ＬＮＰＥＸＰ可

    执行文件将组件目录输出给ＬｏｎＭａｋｅｒ，以便让ＬｏｎＭａｋｅｒ进一步配置设备节点。

    （３）定义网络各缎件 在竞黢缝羚霉录赣耱绘ＬｏｎＭａｋｅｒ螽，霹弑癌韵ＬｏｎＭａｋｅｒ软｛孛来定义爨络套缀彳孛。 ＬｏｎＭａｋｅｒ工具是利用Ｖｉｓｉ０５．０作为其网络圈彤开发工具，在Ｉ＿ｘｍＭａｋｅｒ中提供有 基于ＬｏｎＷｏｒｋｓ元件的圈形模板，一个ＬｏｎＷｏｒｋｓ网络图包括一个或多个图形文件，每 个文馋包食有若干子瓣，每一个子霹楚爆一个Ｖｉｓｉｏ鲍页瑟寒裘示，逶遭对警点ｌ显务 弓｜辩豹梭灏，可在ＬｏｎＷｏｒｋｓ网络工熬中方便追将ＬｏｎＷｏｒｋｓ潮络节点用图形形式表达

    华审科技大学硕士学位论文

    并连接，实现了对网络常点设置地址殿建赢节点间的相互联系。

    蕾先为麓点指定一个城及子网，掇供节点麴地址信息。每一个Ｎｅｕｒｏｎ芯雉翘撼一

    令Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｐｉｎ号ｌ鬻，该弓｝腾麓寒对该薅篾轰瓣络孛袋譬懿浚裁，在疆络鬣蕤辩，逶逢

    对Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｐｉｎ引脚的拉低求确定该芯片在两络中的缎鼍，势且对所建立的节点指定所 采嗣的传输介质。灏节患联入礴络艏，雨谯ＬｏｎＭａｋｅｒ中获取在Ｎｅｕｒｏｎ芯片中所定义 弱阙络变爨，确立瓣终变爨乏阕的连接。 焉ＬｏｎＭａｎａｇｅｒＤＤＥ按口静实魏惹灌避轻裕ＤＤＥＳＥＲＶＥＲ鬻甏实现静，巍稻ＬＮＳ

    ＤＤＥ

    ＳＥＲＶＥＲ软件来获墩网络变爨所猩节点及其避接信息。ＬＮＳ ＤＤＥ ＳＥＲＶＥＲ可以

    读联在ＬｏｎＭａｋｅｒ巾所建藏瓣ＬｏｎＷｏｒｋｓ丽终项磊，并苁其审提取掰簧瘫终交激掰农第

    轰静邃缱绩惠，将谈造纛￡绥悫舞获绘上经搬蓬控壅穗稷謦蓬建。

    ５．５小结

    变电蛄练舍自动化系统中，各种信息静传输要求有所不同，本颦中对予不同韵信

    息耱类竣诗彳不羁豹藏终熬藿器砖输渺式，校箨Ｎｅｕｒｏｎ蕊簿懿皴梭秘Ｎｅｕｒｏｎ Ｃ谗害 的特点设计了Ｎｅｕｒｏｎ芯片与保护控制糟冠螅接口以援Ｎｅｕｒｏｎ芯砖的程序流稷，介绍

    Ｔ Ｌｏｎｗｏｒｋｓ随缮每±霞瓤餐骧魏安璃帮缀瓣方法。

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    垒文总结

    交避辩｜ｌ｜薹控系绫燕铩程交毫鼙安垒、燕蓑裁经济运孬嚣蒸懿之一，霄提赢运行警 理水平。黼站内通讯结构方式的合珊建立是关系赭综合自动化蒸统实施的寅时性和可 靠性的堂鬻保证，现场总线就是在这种实时性控制磐求下研究和发展起来的。它与传

    凌鳇遵蓿方式摇进具煮茧操捧毪好、释放往好、交装维护方便藕酝萋灵活瓣稳点。事

    实证鸹，糯场总线技术的应藤锼现代魄力系统静避行永平得到了有效的提高，获得了 显著的经济效益。所以貔们有理由相信，随着计算机技术和数字通信技术的避一步发

    展，露内现场总线静分数波控毒ｌ系统（ＦＣＳ）盛褥取健集数控粼系统。 本谂文蓄是赞黠瑟缀秀发夔ＪＹ－－２０００羹交惑瞎综台耋凌纯系凌，搽谗了该系统 的监控软件设计和通倍绡构，然后就ＬｏｎＷｏｒｋｓ现场总线技术巍变电站综合自动化系 统中的应用进行了研究，主要内容概括如下；

    ｌ。努耨了耀多绫程来蜜璐主整撬实对多任务管蠖懿登要裴，磷突了Ｗｉｎｄｏｗｓ下熬多 任务、多迸程、多绫程税翩和线耧同步秘方法。监控软件豹汗发采用多翁糨授术， 实现了厨台通信与前俞操作的并行性，确保了浆统工作的擞时性，文中对脓控软件

    ’

    的各功娆模块进行了详鳃说骧。

    ２．薅谂了变窀戆综奢自麓纯系凌瓣邋蕊结秘、特点穆要求，奔绣了各静遥锩攘瑶帮弼 络拓扑孵式并分析了利弊，研究了Ｗｉｎ３２下的串口通信编程方法。对Ｊ１『一２０００型变 电站综合自动化系绒的通信结构避雩予了描述，研究了监控变机、通信管理桃以及傈

    护蕊控肇元之润静遁僖菠寒襄惑缝。分捱了簧统的ＲＳ４８５遭倍方式下存在稳一些逮 嚣，提＿醴｛现场总线搜洙必将代替蒋统通信方式，在变电始综裔自动纯中褥猁广泛的

    应用。

    ３．阐述丁现场总线戆携越性，在黠各种现场总线深入研究黪基獭上，确立７交瞧蛄连

    逶诿缝梅—一珊轷ｏｒｋｓ现赣总线，ＬｏｎＷｏｒｋｓ褒韬总线菇箕宠整嚣ＬｏｎＴａｌｋ协议瑷

    及结构简单、安装方便、通信节点劳等特点，使之更适合变电站综合自动化系统中 的应用。讨论了ＬｏｎＷｏｒｋｓ技术的总体特点，针对Ｎｅｕｒｏｎ芯片，描述了其内郏硬件 结褥，势在势褥ＬｏｎＴａＩｋ爨谈熬基懿主，辩瞬缮变量瓣王捧藤瑾、镬熏煮法骰了详

    细酌｛；鑫明。

    ４．根据变电站综合自动化系统的通储骚求和ＬｏｎＷｏｒｋｓ现场总线的特点，对现场总线 在变电蛄综合鱼动豫蒸统孛豹应越遴孬了设诗。掇据变电站综合骜费纯系绕审傣惑 簧赣鹣静类纛要求设诗了不霹静黼终变藿类羹秘转输形式，赫豆灵嚣运麓辩络变量

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    制定了通用的网络应用层协议。设计了Ｎｅｕｒｏｎ芯片与基于专用芯片的智能保护单 元的接口，讨论了监控主机和ＬｏｎＷｏｒｋｓ网络的数据交换技术，介绍了ＬｏｎＷｏｒｋｓ 的组网方法。

    ６３

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    致谢

    零论文是在导耀裁游教授豹悉，＆撩导下竞残豹。在三年戆磷究垒学习、擞溪耀藏， 刘老师给了我无微不至的关心、爱护、培养和教诲，本文从选磁、论证、研究到最后 完成，无不凝聚着导师的心血。刘老师在理论上学识渊博，独舆匠心，她诲人不倦的 糖神，严谨治学戆态度秘严格的要求深深逸影响饕我，使我终嫩难忘。学业上，她是 我龚冬授盈憨耀；在为入麓毽上，薅嵩涌靛天鑫曼令我敬穆。楚蔻我今螽痰长遂赣串豹 楷模，将永远激励我勤裔进取。 我还簧感谢苗世洪激师对我的指导和关心。黼老师渊博的专北知识和丰寓的实践 经验令我受蓬蕤浅。蓥老孬在治学孛豹严谨态度淡及在王佟串戆务实终风秘惑我精毒枣 也时刻影响着我。同时，我还要感谢课题组稀湘宁老师，林老师耐心的指导和谦逊的 作风给我留下了深刻的印象。 非常枣运，我的研炎生三年是谯一个充满着团结友爱螅工作环境中度过瓣。实验 室夔嚣学关系÷分融洽，无论莛生滔走还是工终串，链餐都鼙绘凌无器瓣帮韵。已经 毕业的张燹，杨庭芳、文继锋、刘杨、徐柯、吕骖、熊慧、蔼蔚等师兄师媳绦予了我 大量的帮助，与他们曾凝度的美好时光，我将永生难忘。三年来，我还得到了本课题 组张洁（大）、杨剑、陈树衡、崔汪峰、梅勇、划小牮同学的大力协助。朱中华、徐霭

    舟、变泽菸、簇羧、怒鬻春、撩强越等簿差菸妹鹣热心箨韵秘邋力台捧，都缭我整下 了美好的豳忆。 在论文完成之际，貔不禁想到了我的父母。题他们在我遇到困难的时候缭我以鼓 威和安慰，在我取褥成功时绘我以鞭策，他们深沉蛇爱和无私的奉献始终是我王作酶 巨大动秀。

    。

    张洁

    ２００４．４

    华中科技大学硕士学位论文

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    Ｈａｌｌ聊ｔ，１９９９

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    【１９】【美】Ｄａｖｉｄ

    Ｂｏｏｋ

    Ｂｅｎｎｅｔｔ。Ｖｉｓｕａｌ

    ｃ＋＋开发人员攒南．北京：机械工业出版敞，１９９９

    ａ

    ｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅ ｏｆ ｃｏｍｐｕｔｅｒ

    Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．

    Ｓｏｆｔｗａｒｅ

    Ｐｒｅｎｔｉｃｅ－Ｈａｌｌ，Ｉｎｅ．，２∞Ｏ 【２３】李久进．ＭＦＣ深入浅出——从ＭＦＣ设计到ＭＦＣ编程．溅汉：华中理正大学出

    华审葶睾技太学硕士学醢论文

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    ｉｎ

    Ｓａｐｏｒ。Ｍ，Ｚｙｃｈ。Ｍ－ｅｔ ａｌ。Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ ｐ－ｐｃｒｓｉｓ耗ｎｔ ＣＳＭＡｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｎｃｌｗｏｒｋｓ．Ｆａｃｔｏｒｙ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ． ４ｔｈ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ，２００２：２４９－－２５６ １４１】ＡｌｏｎｓｏＪ。Ｍ，ＲｉｂａｓＪ，Ｄｅｌ ＣｏｚＪ＋Ｊ，烈ａｌ。Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｆｌｕｏｒｅｓｃａｎｔ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｂａｓｅｄ ０ｎ ＬｏｎＷｏｒｋｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ。Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ２４ｔｈ Ａｎｎｕａｌ ＣｏｎｆｅＩ＇℃ＨＣｅ ｏｆ ｔｈｅ掇ＥＥ，１９９８，ｌ：９２－－９７

    华中科技大学硕士学位论文

    附录１

    攻读硕士学位期间发表的论文

    张洁，翊滞，菌世洪。Ｍｏｄｂｕｓ通信协议裰变电站自渤化系统中的成用．电工技术，２００４，

    ２：１６－１８

    变电站综合自动化监控系统及其通信研究

    作者： 学位授予单位： 张洁 华中科技大学

    参考文献(42条) 1.参考文献 2.黄益庄 变电站综合自动化技术 2000 3.陈启昌 现场总线技术和进展[期刊论文]-中国电力 1998(2) 4.刘向杰.彭一民.邱忠昌.周孝信 现场总线控制系统的现状与发展[期刊论文]-电网技术 1999(3) 5.夏德海 DCS与现场总线纵横谈 1995(12) 6.Bricker s.Gonen T.Rubin L Substation automation technologies and advantages 2001(03) 7.黄锦贤 变电站综合自动化的功能要求和发展趋势[期刊论文]-冶金自动化 1999(5) 8.郑江 变电站综合自动化的基本功能及结构[期刊论文]-广西电力技术 1999(2) 9.袁季修 变电站综合自动化系统的结构和通信[期刊论文]-电力系统自动化 1995(10) 10.Vahamaki O J.Allen A J.Gaff J T High speed peer-to-peer communication system for integrated protection and control in distribution networks 1997 11.谭文恕 对变电站自动化系统通信网络的要求及通信网络标准化的动态[期刊论文]-电网技术 1998(12) 12.Dunlop G J The industrial field bus 19 13.杨育红 LON网络控制技术及其应用 1999 14.何正友.钱清泉.刘学军 基于LonWorks 技术的变电站自动化系统[期刊论文]-电力自动化设备 2000(4) 15.R Ball Interfacing Between SCADA System and Substation Communiocations Networks 1993 16.王海猷.贺仁睦 基于多线程的变电站综合自动化监控主站[期刊论文]-电力系统自动化 1999(4) 17.王云茂 变电站综合自动化系统上位机实时多任务管理方法的探讨 1998(06) 18.Bruce Eckel Thinking in C++ 1999 19.Jeff Prosise Programming Windows with MFC 1999 20.David Bennett Visual C++开发人员指南 1999 21.Roger S Pressman Software engineering:a practitioner's approach 1982 22.Edward Y.Larry LC Structure Design:fundamentals of a discipline of computer program and system design 1978 23.Kayshav Dattatri C++ Effective Object-Oriented Software Construction 2000 24.李久进 MFC深入浅出--从MFC设计到MFC编程 1999 25.谭文恕 变电站自动化系统的结构和传输规约[期刊论文]-电网技术 1998(8) 26.朱大新.刘觉 变电站综合自动化系统的内容及功能要求和配置[期刊论文]-电力系统自动化 1995(10) 27.Eric A Udren.Elmo D Price Interoperable Substation Data Communications 1994 28.O Preiss.W Wimmer Goals and Realization of An Integrated Substation Control System 1994 29.刘乐善.欧阳星明.刘学清 微型计算机接口技术及应用 2000 30.徐立子 变电站自动化系统IEC 60870-5-103和IEC 60870-5-104协议的分析和实施[期刊论文]-电网技术 2002(4) 31.循环式远动规约 32.潘莹玉 现场总线技术及其在变电站综合自动化系统中的应用 1998(01) 33.Lefebvre T.Chabanne R.Croguennoc A Field bus:an appropriate solution to satisfy operational requirements and to have open digital control systems 1993 34.吴在军.杜炎森 现场总线式保护控制综合单元的研究[期刊论文]-电力自动化设备 2001(2) 35.梁凤.蔚晓红 基于现场总线的变电站综合自动化系统[期刊论文]-电力学报 2002(4) 36.邬宽明 CAN总线原理和应用系统设计 1996 37.饶运涛.邹继军.郑勇芸 现场总线CAN原理与应用技术 2003 38.Zuberi K M.Shin K G Real-time decentralized control with CAN 1996 39.凌志浩 从神经元芯片到控制网络 2002 40.Hertel J W LONWORKS in industrial 2001 41.Miskowicz M.Sapor M.Zych M Performance analysis of predictive p-persistent CSMA protocol for control networks 2002 42.Alonso J M.Ribas J.Del Coz J J Intelligent control system for fluorescent lighting based on LonWorks technology 1998

    相似文献(10条) 1.期刊论文 魏璇.刘玉忠.刘沛.WEI Xuan.LIU Yu-zhong.LIU Pei 变电站综合自动化分布式通信系统研究 -电力自动化设备1999,19(6)

    论述了分布式变电站综合自动化通信系统的一般结构和特点.针对新建无人值守变电站和旧站改造两种情况分别提出设计、改造方案.方案本着分层分布的思想,使通信系统按任务模块化,模块间并行工作.系统通信速度快,尽量使所有的数据交换并行进行;可靠性高,某一设备故障不会影响其他设备正常运行;组态灵活,可以在线修改或增减系统配置.所开发的系统已 投入运行.

    2.期刊论文 张义.王桂兰.孙向进 变电站综合自动化分布式通信系统分析 -内蒙古石油化工2007,34(2)

    论述了兴安盟66KV乌兰浩特南郊变电站分布式综合自动化通信系统的一般结构和特点.本着分层分布的思想,使通信系统按任务模块化,模块间并行工作;某一设备故障不会影响其他设备正常运行;组态灵活,可以在线修改或增减系统配置.

    3.学位论文 王兆峰 变电站综合自动化监控系统数据结构和通信结构的研究 2000

    该文在分析了国内外变电站综合自动化的基础上,对国内分层分布式变电站综合自动化监控系统中存在的两个核心问题作了深入的研究,提出了用于监控系统的三种不同的数据结构,经多方面的比较分析,提出了推广的方案:即面向间隔层单元的新型数据结构,具有数据存储操作简单、可靠性高、开放性强、速度快的优点.另一个核心问题是由于站内的分层结构控制 形成站内通讯结构,该文在对国内外应用情况作了全面分析的基础上,提出了基于现场总结式具有优先权的强实时性控制信息传递的变电站综自系统,首次开发出用于间隔层之间通讯强实时控制的功能,将分层分布式变电站综合自动化监控系统推向更高的层次,使变电站综自结构具有新概念,使变电站的二次系统更进一步地简化,控制灵活性更强,可靠性更高.

    4.期刊论文 时翔.高波 变电站综合自动化设备通信部分异常/故障问题分析及解决措施 -科技创新导报2008,""(7)

    变电站综合自动化技术是目前电力系统的一个重要发展方向,与传统的保护与监控设备相比,它有着诸多的优势.但在实际工程中综自设备间经常出现一系列通讯问题,这是由于其测控一体及分散式安装的特性造成的.作者以南瑞继保RCS9000综合自动化系统为原型,结合多年在综自基建、维护和使用过程中积累的经验,对青岛地区某35kV变电站发生的实际通讯问题进 行了详细的分析,提出了RCS9000综合自动化系统通讯的抗干扰方案.

    5.期刊论文 钟诚.ZHONG Cheng 新型通信管理机及其在变电站综合自动化应用 -仪器仪表用户2006,13(5)

    变电站自动化系统基于现场总线技术越来越流行.本文根据变电站自动化的结构特点,介绍说明新型通信管理机在变电站自动化中的应用研究现状,井说明这样应用的各种优点和缺点,最后结合现场总线技术及变电站自动化发展的趋势提出了一种新型的采用通信管理机的变电站自动化系统.

    6.学位论文 刘玉忠 变电站综合自动化软件研究 1998

    该文介绍了一种分层分布式变电站综合自动化系统,通过硬件的分层分布和软件的分层处理,来削弱系统中不同部分软、硬件之间的依赖性,增强系统的开放性和灵活性.该文着重讨论了这种系统的分层结构、各层之间的数据交换以及与调度中心通讯的若干问题.面象对象的思想的引入使得编程控制器的主接线图软件防误实施方法.论文将OSI模型引入变电站综合自 动化的通信中,采用了一种简化的OSI模型,这种模型的引入有利于变电站内不同类型智能设备的互联,可以简化编程.论文对变电站运动系统使用的两种通信规约CDT和Polling的优缺点及适用范围作了详细的比较,得出了一些可供参考的结论.

    7.期刊论文 张绍全.王倩.ZHANG Shao-quan.WANG Qian 基于蓝牙技术的变电站综合自动化通信系统 -电力系统通信2005,26(3)

    针对变电站综合自动化通信网的发展特点,结合蓝牙技术特性及其组网方式,提出了一套基于蓝牙技术的变电站综合自动化通信网络的初步方案.文章论述了将蓝牙技术用于变电站的优势,同时也提出了蓝牙无线收发器应如何克服变电站工作环境中的各种干扰,提高通信可靠性的问题.最后,对这一领域的研究和应用加以总结和展望.

    8.学位论文 张洁 应用RTOS进行变电站综合自动化系统开发的研究 2004

    本文以运行于铁路配电所的JY200变电站综合自动化系统的研发为工程背景,提出了在该系统中采用实时操作系统(RTOS)的分析和设计方法.RTOS是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序,用户的应用程序就是运行于RTOS之上的各个任务.RTOS根据各个任务的要求,进行资源管理、消息管理、任务管理、异常处理等工作,从而合理地调度多任务,充分地利用系统 资源,保证实时性的要求,因此,在应用系统中采用RTOS是必然的发展趋势.本文对嵌入式实时操作系统进行了深入地分析,选择一个公开源码的嵌入式实时操作系统uC/OS做出详细的介绍,并且把它移植到JY200系统所用的W77E58芯片上,在此基础上提出了在本系统中基于RTOS的应用程序的设计思想.论文首先简单回顾了有关变电站综合自动化、嵌入式系统、实时系统、嵌 入式实时操作系统的基本概念和它们各自的发展历史和特点.然后论文详细论述了JY200变电站综合自动化系统的间隔层保护系统.首先以一个典型的10KV铁路配电所为例,介绍了该系统的整体保护配置情况;再以具体的继电保护装置为例,从硬件组成及其工作原理、软件组成及其主要功能、微机继电保护算法三个方面对该微机保护装置进行了详细的说明.接着论文重点 论述了JY200变电站综合自动化系统的通信系统的构成.参考目前变电站综合自动化的通信系统构成,从总体上把该通信系统构成设计为三层,讨论了每一层的功能;详细介绍了通信系统的核心——通信管理机的设计,重点说明了IEC870-5-103规约在其中的应用过程,讨论了在应用中对实际问题的处理办法.最后,就作者在工程实际中所遇到的问题,对提高RS485现场总线网 安全性的若干问题的解决办法进行了探讨.最后论文详细介绍了一种短小实用的嵌入式操作系统uC/OS的基础知识,包括其内核结构、任务、中断、时间管理机制,初始化及启动过程.在此基础上,结合作者的移植实例,论文讲述了uC/OS在51单片机上的移植方法,并且提出了在JY200系统中,基于uC/OS的通信管理软件和保护软件的应用程序设计思想,指出了应用RTOS进行应 用程序设计的优势.

    9.期刊论文 包素丽.Bao Suli 基于Nucleus PLUS实时多任务操作系统的铁路变电站综合自动化通信管理装置 -中国科技信息2007,""(12)

    随着嵌入式系统的飞速发展,Nucleus实时操作系统已成为嵌入式应用的潮流和方向.本文提出了基于Nucleus PLUS嵌入式实时多任务操作系统在铁路变电站通信管理装置上的实现方案,给出了Nucleus PLUS嵌入式实时多任务操作系统结构,以及该方案的硬件系统和软件设计.实际运行表明该方案可行.

    10.学位论文 芦洪涛 新型变电站电压无功综合控制系统研究 2005

    变电站综合自动化，电网调度自动化和区域网电压无功优化控制的发展，对变电站电压无功综合控制系统(VQC)提出了越来越高的要求。本文从变电站电压无功优化控制和提高变电站综合自动化水平着眼，对变电站电压无功控制应用方面的问题进行了研究，并在MCVQ-1型电压无功控制装置的基础上进行了新型变电站电压无功综合控制装置的研制工作。 首先简要回顾电压无功控制的发展概况，着重分析并指出了变电站电压无功控制装置的实现方式及现有电压无功控制装置的缺陷；通过理论分析，在讨论电力系统电压、无功调节特点以及电压无功总体控制原则的基础上讨论了变电站电压无功控制特性以及控制原理，给出了变电站电压无功的控制规律；考虑了变压器分接头的变化及电容器组的投切对无功和电压 的综合影响，提出将基于模糊边界的电压无功调节判据应用于新型控制装置，针对电压、无功的各种运行控制区域给出了相应调节策略；从理论上分析了谐波与并联电容器的相互影响，从电压无功装置的角度提出防止变电站谐波放大的措施。 随着计算机技术、通信技术以及变电站自动化、调度自动化水平的提高，区域电网电压无功优化控制的实现已成为可能，本文就实现电压无功优化控制的两种方式进行了比较，提出分布式电压无功优化控制系统更适合目前电网运行。结合区域网电压无功优化控制和变电站自动化系统的实际要求，对调度与VQC通信内容进行了讨论，提出了VQC通信的内容及数据结 构，制定了VQC与调度端的通信规约，并在MCVQ-1型电压无功控制装置上实现了通信功能。 最后本文在MCVQ-1型电压无功控制装置的基础上，提出了面向分布式电压无功优化控制系统的AVR+DSP的新型变电站电压无功综合自动控制装置的研制，给出了具体的软硬件设计方案。由AVR单片机作为系统主CPU，承担系统的控制任务，完成对外围电路和人机接口的控制，处理外部中断，并完成与上位机的通信功能；采用数字信号处理器(DSP)TMS320F240作为从 CPU，承担系统主要数据采集和处理任务；采用交流采样，得到高精度的测量结果，能够自动实时测量电网的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数和谐波含量，监视变压器分接头位置及保护设备状态；采用基于模糊理论的电压无功控制策略，通过调节无功补偿器的无功功率以及对变压器有载调压，可以有效地抑制系统电压波动，保持电压水平在正常范围 ，维持无功就地平衡，并将功率因数保持在设定范围；通过对谐波的监测，预先判断投入电容器是否会引起谐波放大，可有效抑制谐波污染，保证电容器组的安全；具有强大、可靠的通信功能，通过与调度中心优化软件的配合可有效实现区域电网电压无功优化控制。

    引证文献(1条) 1.曾庆栗 汕尾地区配电网自动化系统通信方式研究[学位论文]硕士 2006

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