智能电力监控系统远程数据传输的方案设计

智能电力监控系统远程数据传输的方案设计

1)

苏健民　陆　光　凌　滨 孙江北

(东北林业大学,哈尔滨,150040) (八五二农场)

摘　要　介绍一种单片机控制实现远程数据传递的通讯方案,该通信使用单片机资源较少,只使用3根线

(RD ,T D ,G ND )就可以进行控制,特别适合于智能仪表的远程监控。同时还介绍了为保证数据传送正确而提供的类X M ODE M 协议。在电力监控系统应用该方案表明,其实现简单、可靠。

关键词　远程数据传递;调制解调器;类X M ODE M 协议分类号　T N915.19

The Scheme of I ntelligent I nstrument for Long -distance Communication and Control/Su Jianmin ,Lu G uang ,Ling Bin (N ortheast F orestry University ,Harbin 150040,P.R.China );Sun Jiangbei (the 852Farm )//Journal of N ortheast F orestry Uni 2versity.-2004,32(4).-75～77

A technical proposal for long -distance communication with MCS -51single chip process or and M ODE M is developed.It only employs serial

port in MCS -51single chip process or and 3wires (RD ,T D ,G ND )for control ;s o it is compatible to intelli 2gent instrument for long -distance communication and control.A communication protocol is als o introduced for assuring data transmission.The fact has approved that the proposal is sample and credible in the scheme of intelligent instrument.

K ey w ords Long -distance communication ;M ODE M ;C ommunication protocol 以单片机为核心的仪表通常作为现场数据采集和控制的

装置。在电力监控系统应用过程中,经常有将现场数据传递到远地主控制台的要求。特别是传输距离较远,各装置比较分散时,通常采用单片机的串行口将采集的电能数据传递给主控制台。在数据量不大、通讯数据频率不高的时候,使用调制解调器(M ODE M ),并利用电话线路进行数据传输是一种非常可靠的方法。如:在电能监测控制中,各用电单位通常分布在较广的区域内,电能监测仪表距离主控制台都比较远,利用M ODE M 和租用电话线路的方法可以很好地解决数据传输和控制的问题。本方案设计的系统结构如图1所示,在这种方案中,主控制台的微机通过M ODE M 拨号呼叫一个指定的现场智能仪表,该仪表应答呼叫与主控制台建立通讯线路,然后通过这个通讯线路将数据传递给主控制台或接收命令完成控制工作。笔者的设计方案使用了单片机的RX D 和TX D 两个信号线,这几乎是最小的硬件资源。这样的方案特别适合于智能仪表。为了保持数据传递的正确性,笔者还提出了一种类X M ODE M 协议及其实现方法。

图1　电能监控仪的远程数据传递

1　设计原理

1.1　单片机与M ODE M 的连接

1)黑龙江省科技厅重点攻关项目。

第一作者简介:苏健民,男,1961年5月生,东北林业大学信息与计算机工程学院,副教授。

收稿日期:2003年3月5日。责任编辑:张建华。

因为M ODE M 接口采用的是RS 232标准,所以本系统的M ODE M 接口同样也采用RS 232标准。目前市场上标准的通用异步接收/发送器元件有好几种,例如,8250或者16450。单片机通过8250实现控制M ODE M 进行远程通信[1],通常方案要求扩展一片的UART ,这样占用了较多的系统资源,笔者采用的方案不使用扩展的UART ,而是使用单片机的串口。

对于单片机(MCS 51系列为基准),其本身的串口实际上也是一种UART 。虽然这个串口没有控制和状态命令,但是它提供了硬件实现的串行输入和输出,这一点正是UART 的本质所在。因为具备这个特点,对串行口来说就是写数据到S BUF 或从S BUF 读数据的过程[3]。

从M ODE M 方面来看,现在它具备了一种称之为AT 命令的设置方式。原来在RS 232接口标准中用电平高低和变化表示的控制信号可以使用AT 命令进行操作,而AT 命令是通过串行数据的方式给M ODE M 的,这样M ODE M 从理论上说使用3根线(RD ,T D ,G ND )就可以进行控制。但各种不同型号的M ODE M ,其AT 命令的种类和功能是有一定差别的,所以要根据所选定M ODE M 的具体情况进行。在使用M ODE M 中,对DTR 信号线(数据终端准备就绪)的功能没有寻找到合适的AT 命令进行完全的灵活控制,因而使用M AX 202上空闲一个信号设置DTR 有效。具体的连接如图2所示。根据RS 232的电平要求,使用M AX 202进行电平转换。公共地线、串行输出、串行输入是必须的,另外利用M AX 202空闲的一对电平转换,设置DTR 总是有效。

图2　单片机与M ODE M 的连接

1.2　设计步骤

单片机控制M ODE M 实现远程数据通信,主要包含两个问题:当主控制台呼叫时,应建立通讯链路;启动数据传输程序进行工作。

对于第一个问题,主要是对M ODE M 的控制。如果从检测

第32卷第4期东　北　林　业　大　学　学　报

V ol.32N o.42004年7月JOURNA L OF NORTHE AST FORESTRY UNI VERSITY Jul.2004