微机后台监控

1.1、智能设备通讯接口
间隔层的智能设备（下位机）的通讯接口 有两种，一种是串行接口，一种是网络接 口。 串口总线一般采用端子、DB9、或网络接 口形式。其中RS485为二线制， RS232为 三线制， RS422为四线制。 CAN总线采用双绞线时为四线制、网络接 口时只使用4根线。
1.2、串口通讯
波数据、遥控命令等需要操作者执行 操作后才会下发命令。 大致的操作流程如下：
1.遥信、遥测、电度量的循环查询； 2.下发遥信、遥测、电度命令； 3.接受数据的校验核查，正确接受，错误省 略继续下一数据。 4.接受的数据处理。
5. 转移到数据库的数据显示处理。 在遇到遥控、上传定值、录波时，采用插 值处理，即在正常情况下循环发送和接受 收据，接受操作命令时，停止正常的数据 下发和接受，先完成操作命令，完成后再 继续中断的数据的接受和发送。
3.2、监控软件性能
监控系统除要求具有基本功能外，还要求 具有实时性、可靠性、可维护性、可用率、 安全性、可扩性、可变性的要求。 ①实时性 一般情况下，数据的更新要求小于2S，系 统响应能力不超过1S。 ②可靠性 监控系统要求有很高的可靠性，通讯正确要 求超过99%，遥控必须100%可靠。
③安全性 电脑硬件故障、电脑死机或监控软件运行 故障、监控软件在线修改等不影响电脑正 常运行，禁止输出任何故障给现场设备 ④扩展性 监控系统要求尽量少占用CPU及内存，能 适用于低配置电脑。监控系统还要留有足 够余量，可供监控系统扩展或更改使用。
第二章、通讯的实现
监控系统的硬件搭建好了后，具体是如何 来进行数据的采集和处理的呢？本章就针 对WZB系列综保的通讯来进行讲解。 后台通讯中常用的是串行通讯方式，还有 一种通讯方式为并行通讯方式。两者的区 别是并行通讯适用于30米以内距离通讯， 数据各位同时发送，传输数据有多少位通 讯线有多少根。
2、网络层
网络层主要在监控系统中作为通讯连接、 中转作用。 典型接线模式是间隔层各智能装置通讯接 到通讯服务器，通讯服务器再通过以太网 接到后台机。 通讯服务器自带操作系统，支持与各种通 讯协议的连接，然后采用通讯协议(如CDT91远动规约、103协议等）与后台机连接。
2.1、通讯服务器
③数据位：8,即每帧数据为8位（D0-D7）， 数据为可以为5,6,7,8位。 ④停止位：1,停止位表示一帧数据的结束， 停止时间为1/9600S,停止位可以为1.5,2。 每帧数据长度为11位（一位起始位，8位数 据位，一位校验位，一位停止位）。 通讯方式由所使用的通讯协议决定，特别 注意的是通讯方式的设置上位机和下位机 要保持一致，否则通讯不通或出现误码。
串口联网服务器其功能是将串口数据接收 后，通过以太网口和后台电脑连接，后台 电脑采用虚拟的串口方式。 串口联网服务器主要作用是将串口接线的 方式网络化，数据的接受和处理还是通过 后台电脑进行。 串口联网服务器可以实现服务器和多台电 脑连接，也大大减少可通讯线布置数量。
2.3、通讯口接线
通讯服务器主要做通讯采集和中转作用， 通讯服务器根据下位机通讯协议，设置其 对应的通讯协议和下位机通讯。然后将所 用下位机数据采集后通过处理，转发到后 台电脑。通讯服务器还兼有和远方调度通 讯，GPS对时等其它功能。要实现上述功 能，单靠单片机硬件和编程很难实现功能 多样化、易调整的目的，故通讯服务器一 般都采用嵌入式操作系统。
1.3、CAN通讯
CAN通讯是德国一家公司提出的应用于汽 车厂生产的内部通讯，由于其具有高性、 高可靠性，其应用领域向工业控制领域发 展，现国内很多电力系统厂家已经采用 CAN通讯。CAN通讯采用以太网接口或双 绞线，传输距离最远为6.7KM,通讯速度最 快为1M。通讯协议功能强大，协议通讯效 率高。
③报警、记录、打印等功能 能够对数据设定，实现报警功能，采集数 据能够自动记录和调阅打印等。 ④控制与调节 设定的流程和参数，软件能够自动执行并 输出控制或调节信号。 ⑤数据库管理 软件将采集的数据记录下来，形成可供用 户调用的实时数据库管理和历史数据库 。
⑥时钟同步 软件系统可以实现与调度系统或GPS对时， 并可对下位机进行对时。 ⑦多机切换 在双机或多机实现热备用时，主控机有故 障可以自动切换到备用机工作。 ⑧通讯功能 监控软件要求有良好的扩展性，对未连接 过的设备，通过写入通讯协议后能够和此 设备连接。
01, 04, 2A, 00, 55, 00, 2F, 00, 12, 13, 88, 00, 00, 00, 00, 00, 00, 00, 00, 00, 00, 00, 00, 00, 00, 00, 00, 00, 01, 00, 00, 00, 00, 00, 01, 00, 01, 00, 00, 00, 00, 00, 02, 00, 02, C1, 61, 其中0x01为回传装置单元号，0x04为回传功能码， 0x2A为回传数据长度（42个，2字节一个数据， 共21个数据），0x55表示有SOE， 0x12表示模 拟量数据为18个。 0055，002F,0012,1388 ...0002分别依次为1-21的数据大小，其格式为16 进制，如1388变十进制为5000,按照协议对照为 频率。C1,61为校验位。具体数据分析对照WZB 通讯协议。
电力系统监控培训
2014.12
第一章、监控系统组成
一个完整的监控系统分主控层、网络层、 间隔层三部分。 主控层设备有监控计算机、打印机、语音 报警系统、五防系统、UPS电源、MODEL 等与监控系统配套的设备。 网络层主要是连接通讯的通讯线、光纤线、 通讯服务器、RS485转换器等. 间隔层主要是各种要通讯的设备，如综保、 电表、PLC、励磁装置等。
串口通讯一般分位RS232、RS485、 RS422三种通讯方式，常用的是RS232、 RS485两种， RS232通讯时使用Rx、Tx、 GND三根线，通讯距离一般只有15m左右， 全双工通讯；RS485通讯时使用Rx、Tx、 两根线，通讯距离1200m左右，半双工通 讯；RS422通讯时使用Rx+、 Rx-、 Tx+、 Tx-四根线，通讯距离和RS485一样，全双 工通讯 。
以综保通讯为例：通讯方式9600,m,8,1 ①波特率：9600b/s,通讯协议所规定的上位 机和下位机传送速度，如果一致增能够确 保设备同步，传输不会出错。常用设置有 300b/s,600b/s,1200b/s,2400b/s,4800b/s, 9600b/s,19200b/s,38400b/s。 ②校验方式：mark，标志位校验（D8)。校 验位始终为“1”；其它的有奇校验(odd)： “1”个数为奇数；偶校验(even)： “1” 个数为偶数；空校验(space)：校验位始终 为“0”；无校验(none)：无校验位。
3、主控层
主控层核心设备为后台监控电脑，后台监 控电脑的配置按照监控对象的多少可配置 为单后台，双后台或更多。 后台电脑通过安装多串口卡可以直接和间 隔层的综保等智能设备直接连接通讯，也 可以通过以太网和网络层的通讯服务器连 接。
3.1、监控软件基本功能
后台整个监控的通讯连接和监控通过后台 监控软件来实现，监控软件需要具有以下 一些功能： ①数据的采集和处理 将下位机的采集后处理我们可以直接识别 的数据。 ②人机接口 软件能够实现操作员对数据的输入输出等 操作设定。
串行通讯的距离可以从几米到几千米，数据是一 位一位顺序传送，最少只需一根传输线即可完成。 根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为 单工、半双工和全双工三种。 两种通信方式的连接如下图：
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 GND 并行通讯 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 GND GND 串行通讯 GND RXD TXD TXD RXD
变电站层
UPS
打印机
监控机
五防系统 远方调度
通讯层 通讯管理器 间隔层 电表 其它装置
保护装置
监控系统示意图
1、间隔层
在电力系统自动化中，保护一般采用集中 组屏，综保称为保护间隔，故称为间隔层， 在火电、水电等供电系统中，除了综保外 还有励磁装置、PLC、油气水等，这些设 备安装在现场，也称为现地层。 在监控系统中，与间隔层设备用通讯线连 接，要连接装置都带有通讯口。
1、串行通讯介绍
1.1、异步通讯 在异步通讯中，数据是一帧一帧传送的,在帧格式 中，一个字符由4部分组成：起始位、数据位、奇 偶校验位和停止位。首先是一个起始位"o"，然后 是5～8位数据(规定低位在前，高位在后)，接下 来是奇偶校验位(可省略)，最后是停止位"1"。起 始位"o"信号只占用1 位，用来通知接收设备一个 待接收的字符开始到来。线路上在不传送字符时 应保持为“1 " 。接收端不断检测线路的状态， 若连续为"1"以后又检测到一个"o"，就知道发来 一个新字符，应马上准备接收。
RS232通讯可以直接 接线，其连线如图：
图1: DB9各针脚功能
图2: RS232连线方式
RS485只能与支持RS485接口的设备直接 连接，否则需要使用RS232/RS485转换器。 接线方法按照转换器的说明将RS485A和 RS485B接到转换器485接口的对应端子上。 232的一端和电脑或通讯服务器直接相连。 手工焊线时232接线为2→2,3→3。 CAN通讯采用RJ45网线接口，或采用双绞 通讯线，接线方式 。
校验码是检查上传下发的数据是否正确，校验 码有很多种类型，如CRC16校验、累加校验、 DL451校验等，我们可以根据串口调试软件计 算校验码。如下图：下发01,04,00,00,00,15,检 验码C531，低位在前高位在后则为31C5。
1.5 通讯的软件处理流程
后台监控电脑和综保通讯时，后台软件需要 对发送和接受的数据有一套处理流程，这样 才能保证通讯的可靠。 后台电脑和综保通讯时，软件wk.baidu.com先要打开串 口连接，通过串口保证数据的交换。 综保通讯协议共有5中查询命令，其中的遥 信、遥测、电度量等实时性要求高的命令要 求循环发送，其它一些命令如上传定值、录
2.4、通讯布线
RS232、RS422通讯时采用点对点通讯方 式，一个下位机只能对应一个串口。 RS232通讯距离只有15m左右，如与后台 电脑距离远，可以通过转换头将RS232转 换成RS485后到后台机后再转成RS232， 或直接采用RS232延长器。 RS485通讯最远可达1200m,最多可允许32 台下位机并联使用。
1.4、通讯协议讲解
综保通讯协议采用MODBUS协议，要了解综保 的通讯，首先要熟悉MODBUS协议，然后再看 综保的通讯协议。 如综保遥测量，主机要下发的代码为：
· 01, 04, 00, 00, 00, 15,
装置单元号 功能码 读取地址起始 读取数据长度 （21个）
31, C5,
CRC校验
国内做的通讯服务器通常使用的硬件 平台是单板电脑，最常用的是PC104 单板机，高档一点的通讯服务器选用 GX或SOCKET 370/478单板电脑。 通讯服务器为其运行安全性和稳定性， 一般采用嵌入式的Unix或Linux操作 系统，极少有厂家采用windows操作 系统。
2.2、串口联网服务器
确定了通讯协议后，异步通讯或同步通讯 由上位机监控软件和下位机程序内部实现， 可以不必过多的了解，但是一个装置采用 什么通讯协议，如何检验其通讯功能，如 何分析数据则需要认真学习。 通讯协议约定了相互通讯的必要设置，这 样双方才能正确交换数据和信息，常用的 通讯协议有很多，标准的通讯协议经过更 改后可变成非标协议。
1.2、同步通讯
同步通讯中，数据开始传送前用同步字符 开指示,并有时钟来实现发送端和接受端同 步，当监测到同步字符后，接连续按照顺 序接受数据，知道通讯告一段落。 如CDT91循环远动传送规约，采用同步传 送方式，同步头为EB 90 EB 90 EB 90,后 面紧跟同步数据块。
1.3、通讯协议