CN102175934A - 录波模块的数据采集方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种录波模块的数据采集方法，包括如下步骤：a)设置录波模块各个通道的死区和采样周期；b)录波模块根据采样周期对AD模块采样，并对采样数据进行处理；c)录波模块定时将需上传的数据放到发送数组；d)录波模块然后根据死区设置，计算所上传数组中的数据是否在死区范围外，如果不是则抛弃；e)录波输入模块根据规定的通讯协议将数据打包发送给DPU控制器。本发明提供的录波模块的数据采集方法，可以减少系统通信数量，提高系统采集和处理的实时性。
Description
技术领域
本发明涉及一种数据采集处理方法，尤其涉及一种录波模块的数据采集方法，应用于大型分散控制系统的SOE系统中。
背景技术
SOE(事件顺序记录)系统是各种自动控制系统中用于异常记录的重要子系统，能广泛应用于核电、火电以及化工、建筑等行业的自动控制场合。SOE系统的功能是记录故障或异常发生的时间和事件类型。它所记录的事件发生时间、首发事件和连锁发生事件的间隔与顺序，是系统故障和异常分析的最重要依据。SOE系统主要由工作站、工业以太网交换机、SOE控制器、录波输入模块(标准模拟量输入模件)和SOE输入模块(开关量输入模件)构成。图1为现有SOE系统结构示意图，请参见图1，工作站1包括工程师站、监控站、和SOE服务器，工程师站主要负责SOE系统组态和配置SOE事件类型两大功能。监控站主要负责查询分析SOE事件，根据显示故障事件和分析故障产生原因。SOE服务器主要负责SOE事件的采集和存储。工作站1通过以太网和控制器2相连，控制器2通过IO总线连接IO卡件3。
录波及分析仪已广泛地应用于电力系统，是记录发电机、变压器、电力输送线路、电站、电厂的瞬态、稳态模拟量与事件量信息，监视电力系统运行，保存试验数据，记录和捕捉故障信息，为研究电网运行方式及评价保护装置性能提供依据的重要仪器。它可广泛应用于各种电压等级输变电线路、变压器和保护等输变电设备、发电机等发电设备的检修、试验、监测等电力系统中需要故障监测、波形和状态记录、分析的场合。
由于录波信号的抖动如果不采用一定的算法控制，大量的录波输入数据，会给SOE系统产生繁多而没有实际价值的数据，从而导致卡件与DPU之间的通讯以及实时信号处理时间上的延误，增加了系统通信数量，影响系统采集和处理的实时性，因此有必要对现有录波模块的数据采集处理方法进行改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种录波模块的数据采集方法，减少系统通信数量，提高系统采集和处理的实时性。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种录波模块的数据采集方法，所述录波模块分别和DPU控制器、AD采样模块相连，所述方法包括如下步骤：a)设置录波模块各个通道的死区和采样周期；b)录波模块根据采样周期对AD模块采样，并对采样数据进行处理；c)录波模块定时将需上传的数据放到发送数组；d)录波模块然后根据死区设置，计算所上传数组中的数据是否在死区范围外，如果不是则抛弃；e)录波输入模块根据规定的通讯协议将数据打包发送给DPU控制器。
上述的录波模块的数据采集方法，其中，所述步骤a)死区范围为0.1％、0.2％、0.5％、1％、2％、5％或10％。
上述的录波模块的数据采集方法，其中，所述步骤c)定时上传间隔为2ms、10ms、20ms或50ms。
上述的录波模块的数据采集方法，其中，所述步骤e)中通讯协议包括时间标签，所述时间标签为相对于起始采样的相对时间。
上述的录波模块的数据采集方法，其中，所述DPU控制器通过以太网和工作站相连，所述步骤a)中的各个通道的死区和采样周期由工作站上的组态软件设置后下载到录波模块。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的录波模块的数据采集方法，通过死区的方式进行控制，可以消除不必要的抖动产生的数据，从而减少通讯数据量，提高了系统采集和处理的实时性。此外，上传数据中时间标签采用相对于起始采样时间来表示，可以进行数据压缩，从而减少通讯数量，进一步提高系统的输入输出处理速度。
附图说明
图1为现有SOE系统结构示意图；
图2为本发明使用的录波模块结构示意图；
图3为本发明的录波模块数据采集处理流程图。
图中：1-工作站；2-控制器；3-IO卡件；4-录波模块；5-DPU控制器；6-AD模块
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图2为本发明使用的录波模块结构示意图。本发明使用的录波模块4选用现有的型号为STM32 101C8_48控制器，STM32选择AD7663模块6采样通道，并传送采样数据，通过IO口选择通道，通过SPI总线获得采样数据，STM32通过RS485与DPU(Data Processing Unit)控制器5通讯，DPU控制器选用现有的型号为STM32103Te76的控制器，接收DPU控制器下发的命令，根据命令进行处理，将数据经过RS485传回给DPU控制器。
图3为本发明的录波模块数据采集处理流程图。本发明提供的录波模块的数据采集方法包括如下步骤：a)设置录波模块各个通道的死区和采样周期；b)录波模块根据采样周期对AD模块采样，并对采样数据进行处理；c)录波模块定时将需上传的数据放到发送数组；d)录波模块然后根据死区设置，计算所上传数组中的数据是否在死区范围外，如果不是则抛弃；e)录波输入模块根据规定的通讯协议将数据打包发送给DPU控制器。
下面进一步对本发明提供的录波模块的数据采集方法中的主要参数设置和处理步骤作详细说明。
1)卡件死区设置
卡件死区范围可设为：0.1％、0.2％、0.5％、1％，2％，5％，10％。录波输入模块的输入信号原始码值的范围从2000-12000。录波输入模块采样允许的精度范围为：±0.1％。因此倘若没有设置死区，录波输入模块在±0.1％范围内信号的抖动都是正常，就会产生大量的数据，系统默认死区为0.1％，因此在保证信号正确的前提下，可以减少大量的数据通讯。
2)卡件采样时间设置
由于工程应用不同，对于录波输入模块的采样时间的要求会有不同，录波输入模块可以选择2ms、10ms、20ms、50ms的采样间隔。在精度要求不那么苛刻的情况下，可以将时间设置为50ms，这样的数据量就是2ms时候的1/25。录波模块采用2ms中断对AD采样，并对采样数据进行处理。采样次数值为0时，更新起始时间，重新开始下一次的采样。
3)通讯协议压缩
DPU与录波输入模块以100ms的周期进行通讯。每个数据的原始码值占2字节，每个数据的时间标签占3个字节(包括1个字节的10s计数和2个字节的ms级计数)，这样每个数据需要5个字节来表示。通过优化，将时间标签采用相对于起始采样时间来表示，那么在100ms内，仅需要用1个字节来表示。从而大大压缩了数据通讯量。
本发明通过组态器设置录波输入模块各个通道的死区和采样周期，下载组态到DPU中，DPU发送给录波输入模块的组态数据如下：
| 地址 | 长度 | 命令 | 类型 | 通道类型 |
| 1字节 | 1字节 | 1字节 | 1字节 | 1字节 |
| 滤波参数 | 软件采样间隔 | 死区设置 | 校验 | |
| 16字节 | 2字节 | 4字节 | 1字节 |
录波输入模块回复给DPU数据如下：
综上所述，录波模块卡件是模拟量卡件，信号抖动比较频繁，通过死区的方式进行控制，可以消除不必要的抖动产生的数据，从而减少通讯数据量；根据项目需要可设置相应采样间隔，录波模块卡件上传数据可以进行压缩，从而减少通讯数量，使系统的输入输出处理速度显著提高，提高了系统采集和处理的实时性。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
Claims (5)
1.一种录波模块的数据采集方法，所述录波模块分别和DPU控制器、AD采样模块相连，其特征在于，所述数据采集方法包括如下步骤：
a)设置录波模块各个通道的死区和采样周期；
b)录波模块根据采样周期对AD模块采样，并对采样数据进行处理；
c)录波模块定时将需上传的数据放到发送数组；
d)录波模块然后根据死区设置，计算所上传数组中的数据是否在死区范围外，如果不是则抛弃；
e)录波输入模块根据规定的通讯协议将数据打包发送给DPU控制器。
2.如权利要求1所述的录波模块的数据采集方法，其特征在于，所述步骤a)死区范围为0.1％、0.2％、0.5％、1％、2％、5％或10％。
3.如权利要求1所述的录波模块的数据采集方法，其特征在于，所述步骤c)定时上传间隔为2ms、10ms、20ms或50ms。
4.如权利要求1所述的录波模块的数据采集方法，其特征在于，所述步骤e)中通讯协议包括时间标签，所述时间标签为相对于起始采样的相对时间。
5.如权利要求1所述的录波模块的数据采集方法，其特征在于，所述DPU控制器通过以太网和工作站相连，所述步骤a)中的各个通道的死区和采样周期由工作站上的组态软件设置后下载到录波模块。
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