卜錫濱

（滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息工程系，安徽 滁州 239000）

基于嵌入式MCGS的電力直流監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

卜錫濱

（滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息工程系，安徽 滁州 239000）

以單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)采集模塊的硬件電路和程序，通過仿真測(cè)試優(yōu)化硬件電路的參數(shù)和軟件的代碼?；谇度胧組CGS組態(tài)軟件，設(shè)計(jì)圖形化用戶界面，在腳本程序控制下實(shí)現(xiàn)界面的切換和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)更新，并通過組態(tài)配置選項(xiàng)的設(shè)置，適應(yīng)不同的用戶環(huán)境。采用模塊式集散結(jié)構(gòu)，借助RS485通訊接口，將采集模塊與系統(tǒng)監(jiān)控模塊集成為圖形界面友好、使用方便的電力直流監(jiān)控系統(tǒng)。

監(jiān)控；集散結(jié)構(gòu)；采集；仿真；組態(tài)；腳本驅(qū)動(dòng)

電力直流監(jiān)控系統(tǒng)是電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化必不可少的組成部分，負(fù)責(zé)對(duì)電力直流系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制和管理，確保電力直流系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，從而保障整個(gè)電力系統(tǒng)安全、高效地運(yùn)營。早期的電力直流監(jiān)控系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，采用液晶屏顯示、按鍵式操作，只能進(jìn)行一些簡單的圖文提示，在功能上受到了較大的限制。近期的電力直流監(jiān)控系統(tǒng)仍以單片機(jī)為核心，將顯示和操作功能集成在同一個(gè)觸摸屏上，并以圖形界面的形式顯示系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)，在功能上得到了較大的增強(qiáng)，操作也簡便。但是系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，設(shè)計(jì)周期較長，設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)基本上只能用于設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)定的運(yùn)行環(huán)境，系統(tǒng)維護(hù)和升級(jí)成本較高。

基于嵌入式 MCGS（Monitor and Control Generated System for Embedded，嵌入式通用監(jiān)控系統(tǒng)）組態(tài)軟件設(shè)計(jì)的電力直流監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以保留現(xiàn)行系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，而且系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡捷、周期短，通過設(shè)置用戶配置選擇還可以適應(yīng)不同的用戶環(huán)境，系統(tǒng)升級(jí)也很方便，因此廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化領(lǐng)域。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

電力直流監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建時(shí)，可采用模塊式集散結(jié)構(gòu)，如圖1所示。其中：各采集模塊相互獨(dú)立，一個(gè)模塊的故障不會(huì)影響其他模塊的正常工作，各模塊內(nèi)部采用微處理器控制技術(shù)，對(duì)各部件的運(yùn)行參數(shù)和工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，執(zhí)行從系統(tǒng)監(jiān)控模塊發(fā)來的控制命令；系統(tǒng)監(jiān)控模塊是電力直流監(jiān)控系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)對(duì)各采集模塊及電源模塊進(jìn)行管理和調(diào)度，借助RS485通訊接口，與各采集模塊、電源模塊并聯(lián)，組建一個(gè)內(nèi)部查詢網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)需要各采集模塊上傳數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)監(jiān)控模塊以輪詢形式不斷發(fā)送查詢報(bào)文，各采集模塊監(jiān)測(cè)到報(bào)文后，產(chǎn)生串口中斷，通過查詢報(bào)文中的設(shè)備地址判斷，確定是否回復(fù)查詢；同時(shí)，系統(tǒng)監(jiān)控模塊還借助RS232通訊接口與電力自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，借助USB接口導(dǎo)出歷史數(shù)據(jù)、進(jìn)行系統(tǒng)更新。

圖1 電力直流監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2 采集模塊設(shè)計(jì)

2.1 采集模塊的硬件設(shè)計(jì)

采集模塊硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)，可采用相同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。每個(gè)采集模塊都以微處理器為核心，由微處理器、看門狗定時(shí)器、串口通訊電路、電源電路、信號(hào)處理電路5部分組成，其組成示意圖如圖2所示。其中，微處理器、看門狗定時(shí)器、串口通訊電路、電源電路，一次設(shè)計(jì)好后可以由每個(gè)模塊共享。不同模塊設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是信號(hào)處理電路。這樣不僅減輕了設(shè)計(jì)工作量，而且在量產(chǎn)時(shí)也便于器件的采購，有利于生產(chǎn)成本的降低。

串口通訊電路設(shè)計(jì)時(shí)［2］，應(yīng)選用高速光耦合器進(jìn)行隔離。電源電路設(shè)計(jì)時(shí)，可選用三端離線PWM轉(zhuǎn)換器，依據(jù)廠商提供的參考電路構(gòu)建需要的電源輸出［3］，設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是開關(guān)變壓器的選用。信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)時(shí)，可采用3～4個(gè)相同的電阻串聯(lián)作為降壓電路對(duì)直接輸入的交流電壓進(jìn)行降壓，每節(jié)蓄電池電壓的采集由2個(gè)光繼電器進(jìn)行選通；選用霍爾電流傳感器輸入電流，選用溫度傳感器輸入溫度。A／D轉(zhuǎn)換可選用具有串行輸出功能的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

圖2 硬件模塊組成示意圖

2.2 采集模塊的軟件設(shè)計(jì)

由于硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)采用了相同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，看門狗定時(shí)器程序、RS485串行接口程序、模數(shù)轉(zhuǎn)換程序等可以實(shí)現(xiàn)共享。不過不同采集模塊的具體功能畢竟不同，因而模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)處理程序、主程序必須單獨(dú)設(shè)計(jì)。具體程序設(shè)計(jì)時(shí)：在主程序中，調(diào)用看門狗定時(shí)器程序?qū)崿F(xiàn)看門狗定時(shí)器的初始化；在串口中斷中，運(yùn)行RS485串行接口程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送；在數(shù)據(jù)處理程序中，調(diào)用模數(shù)轉(zhuǎn)換程序?qū)崿F(xiàn)參數(shù)測(cè)量，并采用軟件防抖措施，消除測(cè)量值顯示時(shí)的跳動(dòng)。

2.3 仿真測(cè)試

設(shè)計(jì)好采集模塊硬件電路和相應(yīng)的軟件后，可借助Proteus軟件進(jìn)行仿真測(cè)試，并優(yōu)化硬件電路的參數(shù)和軟件的代碼。例如，交流電壓測(cè)量的仿真驗(yàn)證，如圖3所示。221V的仿真交流輸入電壓，經(jīng)降壓電路后的設(shè)計(jì)估算值為1.46V，仿真測(cè)量值為1.43V；經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的仿真測(cè)量輸出為219.8V，測(cè)量誤差約為0.5%。實(shí)物電路制作好后調(diào)試時(shí)，可借助電位器RV1調(diào)節(jié)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的參考電壓，使測(cè)量誤差降到最低。由于整個(gè)電力直流監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀況是通過系統(tǒng)監(jiān)控模塊的觸摸屏顯示的，因此在采集模塊的仿真驗(yàn)證時(shí)，需要借助外加的數(shù)碼管或液晶顯示模塊來顯示仿真驗(yàn)證結(jié)果。

圖3 交流電壓測(cè)量仿真驗(yàn)證

3 系統(tǒng)監(jiān)控模塊設(shè)計(jì)

基于嵌入式MCGS電力直流監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成敗取決于系統(tǒng)監(jiān)控模塊的組態(tài)工程。組態(tài)工程由五個(gè)部分構(gòu)成，分別為主控、設(shè)備、用戶窗口和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫及運(yùn)行策略。組態(tài)工程的每個(gè)部分均可以根據(jù)需要進(jìn)行組態(tài)操作，通過相應(yīng)的屬性設(shè)置實(shí)現(xiàn)所需的功能。通常，組態(tài)過程中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)造、用戶窗口的組態(tài)（分為界面設(shè)計(jì)、圖形對(duì)象的屬性設(shè)置和動(dòng)畫連接兩步完成）、數(shù)據(jù)對(duì)象更新的腳本驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)是組態(tài)工程的關(guān)鍵。

3.1 用戶窗口的界面設(shè)計(jì)

電力直流監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)是在觸摸屏上以圖形界面形式呈現(xiàn)給用戶的，并以圖形界面實(shí)現(xiàn)與用戶的交互。用戶窗口的界面設(shè)計(jì)就是根據(jù)實(shí)際需要，選用系統(tǒng)提供或用戶擴(kuò)展的構(gòu)件，通過合理布局、顏色搭配，設(shè)計(jì)出用戶窗口的圖形界面。就電力直流監(jiān)控系統(tǒng)而言，用戶窗口的圖形界面可歸納為：系統(tǒng)運(yùn)行界面，子系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示界面，參數(shù)設(shè)置界面，故障顯示界面等。

在中國，幾乎所有的媒體每天都會(huì)報(bào)道“一帶一路”的最新消息，而美國的《華盛頓郵報(bào)》和《紐約時(shí)報(bào)》也涉及很多。中國作為最大的發(fā)展中國家，在維護(hù)世界和平與建立新的世界格局方面發(fā)揮著重要作用。作為“一帶一路”的發(fā)起者，中國有責(zé)任推動(dòng)和宣傳“一帶一路”。而美國作為最強(qiáng)的發(fā)達(dá)國家，目前在經(jīng)濟(jì)、科技、軍事和政治領(lǐng)域處于領(lǐng)先位置，但是隨著“一帶一路”的提出，美國在亞洲、歐洲和中東地區(qū)的地位受到威脅，因此美國也在持續(xù)關(guān)注“一帶一路”的發(fā)展。本文擬運(yùn)用“評(píng)價(jià)理論”并借助AntConc分析軟件考察中美兩國媒體的相關(guān)報(bào)道，探索其如何利用介入資源來宣誓和傳播各自的相關(guān)態(tài)度和立場(chǎng)。

3.1.1 系統(tǒng)運(yùn)行界面

系統(tǒng)運(yùn)行界面是電力直流監(jiān)控系統(tǒng)的主界面，也可稱為系統(tǒng)圖，如圖4所示。系統(tǒng)運(yùn)行界面用于簡要顯示系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，通常包括：兩路交流輸入電壓，電源模塊電壓和電流，蓄電池溫度、電壓和電流，母線電壓等。在組態(tài)腳本程序的控制下，當(dāng)單擊了系統(tǒng)運(yùn)行界面上的按鈕圖標(biāo)后，將進(jìn)入相應(yīng)的子系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示界面，方便用戶查看各部分?jǐn)?shù)據(jù)，退出時(shí)返回到系統(tǒng)運(yùn)行界面。通過組態(tài)腳本程序的控制，單擊系統(tǒng)運(yùn)行界面上相應(yīng)的按鈕還可以切換到參數(shù)設(shè)置界面、實(shí)時(shí)報(bào)警界面等。

圖4 系統(tǒng)運(yùn)行界面

3.1.2 子系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示界面

子系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示界面是系統(tǒng)運(yùn)行界面的二級(jí)界面，通常有電源模塊數(shù)據(jù)顯示界面、蓄電池?cái)?shù)據(jù)顯示界面、回路絕緣數(shù)據(jù)顯示界面、控母和合母饋線狀態(tài)界面等。子系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示界面主要用于顯示各子系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。其中：電源模塊數(shù)據(jù)顯示界面用于顯示各電源模塊當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，顯示的模塊數(shù)量由用戶根據(jù)需求配置，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最多可配置模塊為12個(gè)；蓄電池?cái)?shù)據(jù)顯示界面用于顯示蓄電池電壓，當(dāng)單個(gè)蓄電池電壓不正常時(shí)以紅色部分顯示出來，方便用戶查看；回路絕緣數(shù)據(jù)顯示界面用于顯示各分支回路的對(duì)地電阻值，當(dāng)有分支回路接地時(shí)會(huì)實(shí)時(shí)顯示對(duì)地電阻值和母線對(duì)地電壓，分支回路的路數(shù)可由用戶根據(jù)需求配置。

3.1.3 參數(shù)設(shè)置界面

參數(shù)設(shè)置界面包括系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置界面、系統(tǒng)控制參數(shù)設(shè)置界面、通訊參數(shù)設(shè)置界面、蓄電池充電管理參數(shù)設(shè)置界面、告警參數(shù)設(shè)置界面等，主要用于系統(tǒng)所需參數(shù)的設(shè)置。其中：系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置界面用于交流路數(shù)、電源模塊個(gè)數(shù)、蓄電池節(jié)數(shù)等設(shè)置；系統(tǒng)控制參數(shù)設(shè)置界面用于電源模塊強(qiáng)制開、關(guān)機(jī)和蓄電池強(qiáng)制均充、浮充切換設(shè)置；通訊參數(shù)設(shè)置界面用于與上位機(jī)的通訊協(xié)議、本機(jī)地址、通訊速率等參數(shù)設(shè)置；蓄電池充電管理參數(shù)設(shè)置界面用于充電限流、均充時(shí)間、均充電壓、浮充電壓等參數(shù)設(shè)置；告警參數(shù)設(shè)置界面用于設(shè)置系統(tǒng)運(yùn)行過程中報(bào)警的起始值。

（4）實(shí)時(shí)報(bào)警界面

實(shí)時(shí)報(bào)警界面用于顯示當(dāng)前的報(bào)警信息，幫助用戶判斷當(dāng)前狀態(tài)是否正常。為了便于用戶了解過去曾經(jīng)發(fā)生的事件，還設(shè)計(jì)了事件記錄界面。

3.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)造

基于嵌入式MCGS的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫指用數(shù)據(jù)庫技術(shù)管理的所有數(shù)據(jù)對(duì)象，而數(shù)據(jù)對(duì)象是指將數(shù)值、屬性和方法定義成一體的數(shù)據(jù)。因此，構(gòu)造一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，實(shí)際上就是定義一系列數(shù)據(jù)對(duì)象。就電力直流監(jiān)控系統(tǒng)而言，構(gòu)造實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫就是根據(jù)設(shè)備窗口的設(shè)備構(gòu)件、用戶窗口圖形界面內(nèi)創(chuàng)建的圖形對(duì)象等，定義出相應(yīng)的數(shù)據(jù)對(duì)象。

嵌入式MCGS組態(tài)軟件為數(shù)據(jù)對(duì)象的定義提供了兩種方法，一是單個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象的定義，二是組成數(shù)據(jù)對(duì)象的定義。數(shù)據(jù)對(duì)象定義好后還可以通過“數(shù)據(jù)對(duì)象屬性設(shè)置”對(duì)話框進(jìn)行屬性設(shè)置或修改。在定義數(shù)據(jù)對(duì)象時(shí)，為便于解讀，數(shù)據(jù)對(duì)象的名稱一般與圖形對(duì)象相一致，但兩者不是一個(gè)概念，也就是說數(shù)據(jù)對(duì)象的名稱可以任意選擇。

3.3 用戶窗口的組態(tài)

用戶窗口組態(tài)時(shí)，先要對(duì)圖形界面中創(chuàng)建的圖形對(duì)象進(jìn)行屬性設(shè)置，然后將圖形對(duì)象與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中定義的數(shù)據(jù)對(duì)象，建立起對(duì)應(yīng)的關(guān)系，即進(jìn)行動(dòng)畫連接。通過不同的圖形狀態(tài)屬性與不同的數(shù)值區(qū)間關(guān)聯(lián)設(shè)置，借助系統(tǒng)運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)對(duì)象的值，驅(qū)動(dòng)圖形對(duì)象的狀態(tài)改變，實(shí)現(xiàn)形象逼真的動(dòng)畫效果。

此外，為了適應(yīng)不同的用戶環(huán)境，用戶窗口組態(tài)時(shí)還應(yīng)設(shè)置多種配置方案，并根據(jù)用戶的選擇，調(diào)用不同的組態(tài)腳本程序，顯示相應(yīng)的窗口。

3.4 腳本驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)

用戶窗口組態(tài)時(shí)，建立的動(dòng)畫連接，只是具備了在與用戶交互的圖形界面上顯示數(shù)據(jù)對(duì)象值的條件，圖形界面上顯示的數(shù)據(jù)對(duì)象值還需要借助腳本驅(qū)動(dòng)程序從相應(yīng)的采集模塊獲取并實(shí)時(shí)更新。腳本驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，首先要確定數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，然后進(jìn)行變量定義、腳本驅(qū)動(dòng)程序編寫，最后設(shè)置變量與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)對(duì)象的關(guān)聯(lián)。

3.4.1 確定數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議

數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議規(guī)定了系統(tǒng)監(jiān)控模塊發(fā)送查詢報(bào)文、采集模塊應(yīng)答查詢的數(shù)據(jù)格式［4］。系統(tǒng)監(jiān)控模塊發(fā)送查詢報(bào)文的數(shù)據(jù)格式如圖5所示，共7個(gè)字節(jié)。其中：ADR為1個(gè)字節(jié)的設(shè)備地址，例如查詢絕緣電阻值采集模塊的地址可設(shè)置為2FH；COD為1個(gè)字節(jié)的功能代碼，例如查詢絕緣電阻值采集模塊的功能代碼可取為21H～28H，并且對(duì)應(yīng)每個(gè)COD的值希望讀取8個(gè)回路的對(duì)地電阻；LEN為1個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)長度，由于發(fā)送查詢報(bào)文的數(shù)據(jù)長度為0，因此LEN取值為00H；CHK為2字節(jié)的CRC校驗(yàn)碼，校驗(yàn)內(nèi)容為從地址字節(jié)到數(shù)據(jù)內(nèi)容的最后一個(gè)字節(jié)，先傳高字節(jié)、后傳低字節(jié)；EOI為2個(gè)字節(jié)的結(jié)束碼，可取值為0A0DH。［5］

圖5 查詢報(bào)文數(shù)據(jù)格式

采集模塊應(yīng)答查詢的數(shù)據(jù)格式，如圖6所示。其中：SOI為1個(gè)字節(jié)的起始標(biāo)志，可取值為7EH；ADR為1個(gè)字節(jié)的設(shè)備地址，取值與發(fā)送的查詢報(bào)文中地址一致；COD為1個(gè)字節(jié)的功能代碼，取值與發(fā)送的查詢報(bào)文中功能代碼一致；LEN為1個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)長度，取值由采集模塊本身和系統(tǒng)監(jiān)控模塊的查詢要求決定，例如絕緣電阻值采集模塊應(yīng)答查詢時(shí)的值為20H，即應(yīng)答回送32個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，原因是查詢時(shí)的每個(gè)功能代碼希望讀取8個(gè)回路的對(duì)地電阻，而每個(gè)回路有正、負(fù)對(duì)地電阻，每個(gè)電阻值又要用2個(gè)字節(jié)表示；DAT為功能代碼（COD）確定的數(shù)據(jù)內(nèi)容，數(shù)據(jù)長度由LEN決定，例如絕緣電阻值采集模塊的數(shù)據(jù)長度為32個(gè)字節(jié)，其中每4個(gè)字節(jié)對(duì)應(yīng)1個(gè)回路的正、負(fù)對(duì)地電阻，4個(gè)字節(jié)中01－02號(hào)為正對(duì)地電阻、03－04號(hào)為負(fù)對(duì)地電阻，數(shù)據(jù)傳輸方式由低位到高位，并將數(shù)據(jù)放大10倍傳輸。

圖6 應(yīng)答查詢數(shù)據(jù)格式

3.4.2 定義變量

腳本驅(qū)動(dòng)程序中的變量可分為兩種，一是用于數(shù)據(jù)傳遞的通道變量，二是支持腳本驅(qū)動(dòng)程序運(yùn)行的中間變量。通道變量中要有一個(gè)反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的變量，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)正常時(shí)變量值為0，而運(yùn)行狀態(tài)不正常時(shí)變量值為出錯(cuò)代碼。借助與嵌入式MCGS組態(tài)軟件配套的腳本驅(qū)動(dòng)開發(fā)工具，在對(duì)話框提示下很容易實(shí)現(xiàn)腳本變量的定義。為了便于解讀，通道變量名的選擇一般與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)對(duì)象的名稱基本一致。

3.4.3 編寫腳本驅(qū)動(dòng)程序

腳本驅(qū)動(dòng)程序編寫時(shí)，首先要根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議組織好查詢報(bào)文；然后，發(fā)送查詢報(bào)文，接收應(yīng)答查詢的數(shù)據(jù)，并對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷；最后，根據(jù)判斷的結(jié)果，進(jìn)行重新發(fā)送查詢報(bào)文、接收應(yīng)答查詢數(shù)據(jù)的操作，或進(jìn)行更新腳本變量值的操作。腳本驅(qū)動(dòng)程序的流程圖，如圖7所示。

圖7 腳本驅(qū)動(dòng)程序流程圖

查詢報(bào)文以數(shù)組形式來組織，接收的數(shù)據(jù)也存放在數(shù)組中。查詢報(bào)文的發(fā)送、應(yīng)答查詢數(shù)據(jù)的接收，通過調(diào)用系統(tǒng)提供的發(fā)送并接收函數(shù)一次性完成。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)，在腳本驅(qū)動(dòng)程序編寫時(shí)，設(shè)置兩個(gè)判斷，可提高整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。一是判斷發(fā)送的報(bào)文格式、接收的應(yīng)答查詢數(shù)據(jù)格式是否正確，二是接收的應(yīng)答查詢數(shù)據(jù)內(nèi)容是否正確。

3.4.4 設(shè)置腳本變量與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)對(duì)象的關(guān)聯(lián)

腳本變量與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)對(duì)象的關(guān)聯(lián)是在嵌入式MCGS組態(tài)軟件中進(jìn)行設(shè)置的。在組態(tài)軟件的設(shè)備窗口，打開“設(shè)備屬性設(shè)置”對(duì)話框；在“通道連接”選項(xiàng)卡中，將數(shù)據(jù)對(duì)象與腳本變量一一對(duì)應(yīng)，檢查正確后，單擊“確定”按鈕，完成腳本變量與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)對(duì)象的關(guān)聯(lián)設(shè)置。在腳本變量與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)對(duì)象關(guān)聯(lián)時(shí)，一個(gè)腳本變量只能關(guān)聯(lián)一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象。

3.4.5 腳本驅(qū)動(dòng)程序的仿真調(diào)試

安裝虛擬串口驅(qū)動(dòng)程序Virtual Serial Port Driver 6.0和串口監(jiān)控器程序，搭建好仿真調(diào)試平臺(tái)。打開嵌入式MCGS組態(tài)軟件，在設(shè)備窗口中雙擊“設(shè)備窗口”圖標(biāo)，再雙擊“通用串口父設(shè)備”，設(shè)置串口端口號(hào)為“COM1”。然后，雙擊要調(diào)試的子設(shè)備，打開“設(shè)備屬性設(shè)置”對(duì)話框，單擊“設(shè)備調(diào)試”選項(xiàng)卡自動(dòng)發(fā)送查詢報(bào)文。

運(yùn)行串口監(jiān)控器程序，設(shè)置串口端口號(hào)為“COM2”，其他參數(shù)與嵌入式MCGS組態(tài)軟件中“通用串口父設(shè)備”的參數(shù)保持一致，導(dǎo)入子設(shè)備查詢應(yīng)答數(shù)據(jù)，設(shè)置循環(huán)發(fā)送，單擊運(yùn)行按鈕，便可在嵌入式MCGS組態(tài)軟件的“設(shè)備調(diào)試”選項(xiàng)卡中，觀察到子設(shè)備調(diào)試結(jié)果。當(dāng)通訊狀態(tài)值為0時(shí)，調(diào)試結(jié)果正確，并可觀察到實(shí)時(shí)更新的數(shù)據(jù)。否則，通訊狀態(tài)值為出錯(cuò)代碼，其他值也不再更新。用同樣的方法，可完成其他子設(shè)備的腳本驅(qū)動(dòng)程序調(diào)試。

4 系統(tǒng)集成與調(diào)試

完成了各采集模塊和系統(tǒng)監(jiān)控模塊設(shè)計(jì)后，再從市場(chǎng)上直接采購回電源模塊，采用模塊式集散結(jié)構(gòu)，借助RS485通訊接口，將它們并聯(lián)起來，集成為一個(gè)完整的電力直流監(jiān)控系統(tǒng)。然后，下載工程文件到系統(tǒng)監(jiān)控模塊，將調(diào)試用計(jì)算機(jī)串口與系統(tǒng)監(jiān)控模塊串口并聯(lián)，啟動(dòng)系統(tǒng)監(jiān)控模塊，觀察調(diào)試用計(jì)算機(jī)屏幕上各采集模塊與系統(tǒng)監(jiān)控模塊之間實(shí)時(shí)交換的數(shù)據(jù)，檢測(cè)系統(tǒng)工作是否正常。通常，腳本驅(qū)動(dòng)程序經(jīng)仿真調(diào)試完善后，系統(tǒng)調(diào)試時(shí)一般不會(huì)出現(xiàn)功能性錯(cuò)誤。系統(tǒng)調(diào)試的主要工作是根據(jù)用戶的使用環(huán)境，進(jìn)行用戶配置方案的選擇，檢查窗口顯示與腳本驅(qū)動(dòng)程序的調(diào)用是否吻合。

5 結(jié)束語

基于嵌入式MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)的電力直流監(jiān)控系統(tǒng)，以動(dòng)畫的方式實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，圖形界面友好。屏幕觸摸操作的全漢化菜單、信息提示，方便了用戶的使用。設(shè)置的組態(tài)配置選項(xiàng)，適應(yīng)了不同用戶的需求；預(yù)置的串行接口、USB接口，方便了與電力自動(dòng)化系統(tǒng)的連接、歷史數(shù)據(jù)的導(dǎo)出及組態(tài)工程文件的更新。因此，基于嵌入式MCGS的電力直流監(jiān)控系統(tǒng)，以其操作便捷、配置靈活、符合電力自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，已經(jīng)應(yīng)用于工程實(shí)踐，也將被越來越多的用戶選擇和使用。

［1］薛瑞琮.變電站直流電源的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ［D］.大連：大連理工大學(xué)，2008.

［2］廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司.RS－485選型及應(yīng)用指南［EB／OL］.（2004－11－29）／［2012－08－08］.http：／／www.zlgmcu.com／sipex／guide／rs－485-guide.pdf.

［3］Power Integrations，Inc.Three－terminal Off－line PWM Switch［EB／OL］.（1998）／［2012－08－08］.http：／／datasheet.eeworld.com.cn／pdf／30697- POWERINTTOP223Y.pdf.

［4］李芳芳.基于 MODBUS協(xié)議的人機(jī)接口通信研究 ［D］.西安：長安大學(xué)，2009.

On the Design of DC Monitoring Systems Based on Embedded MCGS

Bu Xibin

The hardware circuit and program of the collection module designed with MCU as the core can optimize the parameters of the hardware circuit and the software code by means of simulation testing.The configuration software based on embedded MCGS features a graphical user design interface，provides the switching of interfaces and real－time updates of the system operational status under the control of script programs，and adapts to different user environments through the setting of configuration options.A convenient and friendly user graphical DC monitoring system is made by integrating an acquisition module and a system monitoring module with a modular distributed structure and an RS485communication interface.

monitoring；distribution structure；acquisition；simulation；configuration；script－driven

TP29

A

1673-1794（2012）05-0021-04

卜錫濱（1962－），男，安徽全椒人，副教授、碩士，主要從事嵌入式系統(tǒng)工程、智能檢測(cè)技術(shù)等研究。

2012-08-19