李勇剛/上海煙草集團(tuán)有限責(zé)任公司

0 引言

電力系統(tǒng)是否正常事關(guān)安全生產(chǎn)，為此對(duì)電力系統(tǒng)檢測(cè)儀表的運(yùn)行維護(hù)、保養(yǎng)是相當(dāng)重要的工作。對(duì)新的電力測(cè)量?jī)x表的性能檢測(cè)進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)多功能電力測(cè)量?jī)xA40的半自動(dòng)測(cè)試，利用此方法大大提高了工作效力。

在電力系統(tǒng)中有廣泛應(yīng)用的A40表，由于其功能強(qiáng)大、可顯示的參數(shù)豐富，給使用提供了極大方便，但相應(yīng)地給儀表的維護(hù)與校驗(yàn)帶來(lái)一定的麻煩，雖然廠方提供了測(cè)試軟件，可由于不夠直觀，實(shí)用中不夠方便。為此，在計(jì)算機(jī)上編寫(xiě)對(duì)A40表參數(shù)進(jìn)行測(cè)試的程序，并與開(kāi)發(fā)的硬件設(shè)備聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)主要參數(shù)進(jìn)行半自動(dòng)校驗(yàn)：只要在檢測(cè)點(diǎn)輸入標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)記錄被測(cè)量和標(biāo)準(zhǔn)值，自動(dòng)計(jì)算誤差值，判別是否超差。它界面直觀、操作方便，為A40表校驗(yàn)提供了嶄新的工具。

1 被測(cè)參數(shù)的選擇

A40表輸入的主要端口只是電流、電壓，但可以顯示的參數(shù)多達(dá)幾十個(gè)。其實(shí)各種參數(shù)只是對(duì)入口端的電流、電壓在表的內(nèi)部按其與電流電壓的內(nèi)在關(guān)系，通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算得出的值。一般說(shuō)來(lái)，如果表內(nèi)部CPU芯片沒(méi)有損壞、程序沒(méi)有沖亂，只要輸入的電流電壓測(cè)試正確，其他參數(shù)也不會(huì)出錯(cuò)。為簡(jiǎn)化對(duì)表的校驗(yàn)，僅選擇了有限的電流、電壓、頻率、功率和用電數(shù)的測(cè)試。如果要校驗(yàn)其他參數(shù)，對(duì)程序來(lái)講，只不過(guò)改動(dòng)界面和參數(shù)地址而已，十分方便。

2 計(jì)算機(jī)與A40電力參數(shù)表的通信

校驗(yàn)程序的核心是計(jì)算機(jī)與A40表的串口通信。A40表提供了各種數(shù)據(jù)的詳細(xì)地址和說(shuō)明，同時(shí)提供一個(gè)可插在A40表背部接口上的RS-485轉(zhuǎn)接模塊，使表內(nèi)數(shù)據(jù)通過(guò)該模塊，以RS-485通信方式與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，為采集表中數(shù)據(jù)提供了方便。信息交換采用MODBUS-RTU格式進(jìn)行，計(jì)算機(jī)對(duì)A40表進(jìn)行讀的03H命令（因?yàn)橹粚?duì)A40表進(jìn)行讀，所以只用03命令）格式：

● 設(shè)備地址

● 功能碼 03

● 數(shù)據(jù)首地址

● 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度

● CRC16校驗(yàn)碼

信息按上述次序從設(shè)備地址到CRC16校驗(yàn)碼依次發(fā)送到A40表。信號(hào)傳輸形式都用2進(jìn)制，下文具體說(shuō)明。

設(shè)備地址：要讀參數(shù)所在A40表的通信地址。出廠時(shí)默認(rèn)為05H 。如果使用中已經(jīng)改動(dòng)，則要用從A40表中查出表的實(shí)際地址。只占用1個(gè)單字節(jié)。

功能碼：本程序是對(duì)A40表參數(shù)校驗(yàn)，按MODBUS通信規(guī)定，為計(jì)算機(jī)讀A40表數(shù)據(jù)，所以其功能代碼為03H，只占用1個(gè)單字節(jié)。

數(shù)據(jù)首地址：指計(jì)算機(jī)要讀的數(shù)據(jù)在A40表中存放的首地址。說(shuō)明書(shū)中提供2種地址：一種是十進(jìn)制（Decimal address）地址，一種是16進(jìn)制(Hexa.address)地址?？梢宰约簺Q定采用那種地址，但在發(fā)送接收時(shí)都為二進(jìn)制。在說(shuō)明書(shū)中這些地址旁邊有列雙字節(jié)數(shù)（Number of words）的說(shuō)明，如果下面標(biāo)注的數(shù)字為2，則說(shuō)明本參數(shù)要有2個(gè)雙字節(jié)地址（即有4個(gè)8位的單字節(jié)）存放數(shù)據(jù)，表中列出的地址為低位的1個(gè)雙字節(jié)首地址，另一個(gè)雙字節(jié)高地址未標(biāo)出。雙字節(jié)數(shù)列下面如果為數(shù)字1，則說(shuō)明參數(shù)只要1個(gè)雙字節(jié)地址（即有2個(gè)8位的單字節(jié)）存放數(shù)據(jù)，表中的地址即為1個(gè)雙字節(jié)地址。對(duì)于電流、電壓等大部分參數(shù)均為雙字節(jié)地址。發(fā)送時(shí)先發(fā)首地址高8位單字節(jié)，后發(fā)首地址低8位單字節(jié)。

數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：對(duì)于計(jì)算機(jī)讀表A40的03命令，這里數(shù)據(jù)長(zhǎng)度是指要讀全部數(shù)據(jù)的地址長(zhǎng)度（全部雙字節(jié)地址個(gè)數(shù)）—— 即數(shù)據(jù)所放雙地址的個(gè)數(shù)，它占用2個(gè)單字節(jié)。發(fā)送時(shí)，先發(fā)地址長(zhǎng)度數(shù)的高8位單字節(jié)，再發(fā)地址長(zhǎng)度數(shù)的低8位單字節(jié)。每個(gè)數(shù)據(jù)的地址長(zhǎng)度，即為A40說(shuō)明書(shū)表中所列的雙字節(jié)數(shù)。

CRC16校驗(yàn)碼：它是MODBUS中規(guī)定的用稱(chēng)為CRC16方法對(duì)校驗(yàn)碼前面所有傳輸?shù)男畔ⅲòㄔO(shè)備地址碼）進(jìn)行計(jì)算，占2個(gè)單字節(jié)。計(jì)算的校驗(yàn)碼高字節(jié)放在前，先發(fā)送。

接收計(jì)算機(jī)03讀命令后，A40表首先按接收到的信息，用同樣規(guī)則計(jì)算出的CRC16 校驗(yàn)碼，與收到的CRC16 校驗(yàn)碼進(jìn)行比較。若不等，表示信息傳輸發(fā)送錯(cuò)誤，據(jù)此可以重發(fā)或進(jìn)行其他處理；若相等，則A40發(fā)出正常返回信息，把要讀的數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)。一般情況下，無(wú)大的干擾，程序與設(shè)備本身正常，二者連接正確，對(duì)使用者不必考慮。

接收計(jì)算機(jī)03讀命令后，A40表返回給計(jì)算機(jī)信息的格式：

● 設(shè)備地址

● 功能碼 03

● 數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)

● 數(shù)據(jù)

● CRC16校驗(yàn)碼

信息按次序從設(shè)備地址到CRC16校驗(yàn)碼依次返回給計(jì)算機(jī)。傳輸形式也為2進(jìn)制，具體說(shuō)明如下。

設(shè)備地址：A40表已經(jīng)確定的通信地址。出廠時(shí)默認(rèn)為05H。如果使用中已經(jīng)改動(dòng)，則自動(dòng)為改動(dòng)后的A40表實(shí)際地址。一般情況下，計(jì)算機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的設(shè)備地址與表返回信息的設(shè)備地址相同。只占用1個(gè)單字節(jié)。

功能碼：返回計(jì)算機(jī)發(fā)出的功能碼。本程序計(jì)算機(jī)發(fā)出的是03功能代碼，相應(yīng)A40表信息返回時(shí)仍為1個(gè)單字節(jié)的03H功能碼。

字節(jié)數(shù)：A40表按計(jì)算機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)），返回給計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)雙字節(jié)個(gè)數(shù)。例如計(jì)算機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)要讀的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)為N，如果每個(gè)數(shù)據(jù)為2個(gè)雙字節(jié)（A40表中也有1個(gè)數(shù)據(jù)只占1個(gè)雙字的參數(shù)），則返回的字節(jié)數(shù)=2N。只占用1個(gè)單字節(jié)，所以對(duì)占2個(gè)雙字節(jié)數(shù)的數(shù)據(jù)，一般最多能讀（返回）127個(gè)數(shù)據(jù)，對(duì)占一個(gè)雙單字節(jié)的數(shù)據(jù)，最多能讀（返回）255個(gè)。

數(shù)據(jù)：這里放的就是計(jì)算機(jī)要讀的A40中變量的數(shù)據(jù)值，每個(gè)數(shù)據(jù)所占的雙字節(jié)數(shù)即為A40表說(shuō)明書(shū)中所列雙字節(jié)數(shù)標(biāo)題下面寫(xiě)的數(shù)字。返回時(shí)先發(fā)低地址（即計(jì)算機(jī)發(fā)送到A40要讀數(shù)據(jù)的首地址）里的數(shù)據(jù)，再發(fā)高地址中數(shù)據(jù)，直到把最后一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)完，而每個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送是先發(fā)數(shù)值的高8位，最后發(fā)數(shù)值的最低8位，直到把4個(gè)單字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)完（如果數(shù)據(jù)是一個(gè)雙字節(jié)，則一個(gè)數(shù)據(jù)只要發(fā)數(shù)值的高8位、數(shù)值的低8位二個(gè)單字節(jié)）。

CRC16校驗(yàn)碼：情況與前面計(jì)算機(jī)發(fā)送時(shí)相同，只是這個(gè)校驗(yàn)碼是對(duì)A40表返回信息（校驗(yàn)碼前的所有字節(jié)）計(jì)算的結(jié)果。計(jì)算機(jī)收到A40表的返回信息，同樣對(duì)校驗(yàn)碼前的所有字節(jié)進(jìn)行CRC16校驗(yàn)碼計(jì)算，計(jì)算的校驗(yàn)碼和A40表的返回的CRC16校驗(yàn)碼相等，則表示信息傳輸正確。同樣通信正常情況下，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)好像不存在一樣，沒(méi)有什么關(guān)系。

以讀一個(gè)相電壓1數(shù)據(jù)為例進(jìn)行說(shuō)明（詳見(jiàn)表 1）。

相電壓1的16進(jìn)制地址=30 EH、雙字節(jié)數(shù)=2、單位=V/100（即A40表返回時(shí)單位為10 mV）。

返回的電壓值轉(zhuǎn)為十進(jìn)制，則電壓=0+0+(5×16+5)×256+15×16 = 22000(10×10-3) = 220(V)。

3 連接

連接比較簡(jiǎn)單， 對(duì)本測(cè)試只要在A40表的I11和U1N接入標(biāo)稱(chēng)電流、標(biāo)稱(chēng)電壓，在計(jì)算機(jī)和A40表的RS485插件之間接上RS232轉(zhuǎn)RS485的轉(zhuǎn)換器，A40表和計(jì)算機(jī)接上電源就完成連接。需要注意的是，表的輸入相位非常重要，不能搞錯(cuò)。這里表的I11和U1N必須與表的電源是同一相位，否則測(cè)試結(jié)果會(huì)不對(duì)。具體接線參考圖1。

表1 相電壓1的數(shù)據(jù)

4 操作界面與功能

操作界面分二個(gè)部分：上部為校驗(yàn)表所需要題寫(xiě)的內(nèi)容，如送檢單位和通信參數(shù)等。下部為參數(shù)測(cè)試的測(cè)試結(jié)果表格。實(shí)際操作界面如圖2。

圖1 電力參數(shù)測(cè)試接線示意圖

功能：

1）可以測(cè)試上述指出的五個(gè)參數(shù)，除電度數(shù)外測(cè)試5點(diǎn)后自動(dòng)計(jì)算出最大誤差。在電度數(shù)標(biāo)稱(chēng)值中填入輸入的電流電壓值和測(cè)試時(shí)間，就會(huì)計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)的電度數(shù)和從A40中讀出測(cè)試時(shí)間內(nèi)電度數(shù)差及相對(duì)誤差；

2）用陰影框來(lái)顯示等待測(cè)試的參數(shù)，使測(cè)試十分明了。測(cè)試點(diǎn)可以跳過(guò)，也可后退重新進(jìn)行測(cè)試；

3）可以按A40表的實(shí)際地址、波特率等使用的五個(gè)通信參數(shù)數(shù)值，更改通信參數(shù)設(shè)置；

4）測(cè)試過(guò)程中提示區(qū)不斷提示正在測(cè)試的內(nèi)容或過(guò)程信息，使測(cè)試變得十分方便、明了；

5）自動(dòng)顯示測(cè)試時(shí)間；

6）測(cè)試結(jié)果可以打印和保存到Excel的表格中。

5 操作

操作簡(jiǎn)單：打開(kāi)電源，打開(kāi)軟件，把界面表格以上部分按名稱(chēng)填好測(cè)試表格所需的欄目（例如測(cè)試單位等）和A40表的實(shí)際通信參數(shù)。按表格內(nèi)容填入1個(gè)標(biāo)稱(chēng)值，按“測(cè)試”按鈕，立即顯示出測(cè)試值（對(duì)電度數(shù)要經(jīng)過(guò)填入的時(shí)間后才能顯示結(jié)果）。該點(diǎn)如不準(zhǔn)備測(cè)試可按向前按鈕，要重測(cè)前面一點(diǎn)，則按后退按鈕，一直到最后，測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)束。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，選擇檢測(cè)結(jié)果：合格、不合格或限用。這時(shí)，要打印測(cè)試的界面，按打印按鈕，要把界面保存起來(lái)，則按保存按鈕。最后關(guān)閉軟件，結(jié)束測(cè)試。

如果要測(cè)試其他電壓或電流，軟件上只要加上其地址，界面中加上它們的顯示位置就可以。

測(cè)試結(jié)束，用鼠標(biāo)點(diǎn)測(cè)試軟件標(biāo)題欄上關(guān)閉符號(hào)“×”，本測(cè)試軟件退出，測(cè)試工作全部結(jié)束。

圖2 計(jì)算機(jī)上操作界面