CN112346386A - 基于fsm和多任务的直流输电换流阀监测系统主控单元实现方法 - Google Patents

基于fsm和多任务的直流输电换流阀监测系统主控单元实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于FSM和多任务的直流输电换流阀监测系统主控单元实现方法，包括以下步骤：换流阀监测装置主控单元获取控制系统的命令信息，在各执行周期调用同步任务，并执行所述同步任务；主控单元生成告警报文或接收到其它设备的报文后，再激活异步任务，然后执行所述异步任务，该方法及装置能够有效的降低换流阀监测装置主控单元的逻辑复杂度及开发难度，提高换流阀监测系统主控单元的实时性、可靠性、可维护性及可扩展性。

Description

基于FSM和多任务的直流输电换流阀监测系统主控单元实现 方法
技术领域
本发明涉及一种直流输电换流阀监测系统主控单元实现方法，具体涉及一种基于FSM和多任务的直流输电换流阀监测系统主控单元实现方法。
背景技术
目前直流输电换流阀监测装置主控单元所采用的控制逻辑设计方案主要是基于无限循环加中断的前后台系统。前后台系统无法区分不同工作的优先级，所有的工作以相同的优先级被处理，装置实时性无法得到有效保障；过多的中断处理会对装置稳定运行产生一定隐患。另外在每一个控制周期中，监测装置主控单元都要综合所有状态和命令进行处理，才能得到当前系统运行状态，逻辑复杂，难以维护和修改。
现有专利(公开号CN104536345A)中，所有任务调度依赖于软件中的主函数循环，主函数在每个执行周期判断任务是否要执行，还属于轮询处理方式，执行复杂度较高；另外，任务被分为连续任务和离散任务，执行完连续任务集合后进入离散任务状态机轮询，降低设备对外部事件的响应速度。并且任务之间通过参数传递方式进行通信，无法满足高可靠性、较大数据量的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于FSM和多任务的直流输电换流阀监测系统主控单元实现方法，该方法能够有效的降低换流阀监测装置主控单元的逻辑复杂度及开发难度，提高换流阀监测系统主控单元的实时性、可靠性、可维护性及可扩展性。
为达到上述目的，本发明所述的基于FSM和多任务的直流输电换流阀监测系统主控单元实现方法包括以下步骤：
换流阀监测系统主控单元获取控制系统的命令信息，在各执行周期调用同步任务，并执行所述同步任务，其中，所述同步任务的执行过程为：换流阀监测装置主控单元根据控制系统的命令信息获取换流阀的状态信息，再采用FSM方式判断换流阀的状态是否异常，当换流阀的状态异常时，则生成告警报文，并写入发送数据缓冲区；
当所生成的告警报文完全写入发送数据缓冲区后，激活负责发送报文数据的异步任务，所述异步任务的执行过程为：从发送数据缓冲区读取数据，将数据写入发送端口对应的寄存器，最后清空发送数据缓冲区；
换流阀监测装置主控单元在接收到其它设备所发送报文后，将报文存储在接收数据缓冲区，并激活负责解析报文数据的异步任务，所述异步任务的执行过程为：从接收数据缓冲区读取数据，对报文进行解析，将得到的信息更新到对应数据存储区中，最后清空接收数据缓冲区。
异步任务还包括：主控单元对所述接收报文进行解析，并通过各任务不同的读写权限对告警报文及解析后的信息进行保护。
执行周期通过换流阀监测装置主控单元的内部定时器进行控制，其中，所述内部定时器与卫星授时信息进行校准同步。
异步任务与同步任务之间通过带有保护机制的缓冲区及信号进行通信。
换流阀通过接口板与换流阀监测装置主控单元相连接，其中，接口板通过背板总线与换流阀监测装置主控单元相连接。
换流阀监测装置主控单元及接口板安装于同一机箱内。
换流阀监测装置主控单元通过电平、频率信号及现场总线端口与控制系统相连接。
换流阀监测装置主控单元由MCU芯片与FPGA芯片组成。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的基于FSM和多任务的直流输电换流阀监测系统主控单元实现方法在具体操作时，根据功能要求及逻辑特性设计同步任务及异步任务，以降低功能模块之间的耦合性，同时采用FSM方式判断换流阀的状态是否异常，以简化控制逻辑，降低开发难度及风险，提高换流阀监测系统主控单元的可扩展性、可维护性及可靠性，需要说明的是，本发明通过多任务调度，保证装置具备更好的实时性，高优先级的任务能够得到更及时处理。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的原理图；
图2为同步任务执行的流程图；
图3为异步任务执行的流程图；
图4为FSN方式的执行流程图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
本发明所述的基于FSM和多任务的直流输电换流阀监测系统主控单元实现方法包括以下步骤：
换流阀监测系统主控单元获取控制系统的命令信息，在各执行周期调用同步任务，并执行所述同步任务，其中，所述同步任务的执行过程为：换流阀监测装置主控单元根据控制系统的命令及所获取换流阀的状态信息，再采用FSM方式判断换流阀的状态是否异常，当换流阀的状态异常时，则生成告警报文，并写入发送数据缓冲区；
当所生成的告警报文完全写入发送数据缓冲区后，激活负责发送报文数据的异步任务，所述异步任务的执行过程为：从发送数据缓冲区读取数据，将数据写入发送端口对应的寄存器，最后清空发送数据缓冲区；换流阀监测装置主控单元在接收到其它设备所发送报文后，将报文存储在接收数据缓冲区，并激活负责解析报文数据的异步任务，所述异步任务的执行过程为：从接收数据缓冲区读取数据，对报文进行解析，将得到的信息更新到对应数据存储区中，最后清空接收数据缓冲区。主控单元对告警报文及解析后的信息进行保护，并通过标志位及互斥量的方式保证其数据一致性和完整性。
具体的，参考图1，换流阀监测装置主控单元通电启动后，对换流阀状态读取端口、外部中断、通讯接口及内部定时器进行初始化配置，然后初始化承担换流阀状态监视处理的同步任务和负责与外部设备进行UART、工业现场总线、工业以太网通信的异步任务。
参考图2，同步任务采用定周期方式执行，其中，执行周期受换流阀监测装置主控单元的内部定时器控制，所述内部定时器与卫星授时信号进行校准同步，同步任务在每个执行周期中按顺序依次执行读取换流阀状态控制命令、判断换流阀是否异常、读取换流阀异常信息以及生成告警报文。
参考图3，异步任务受中断触发激活，以响应接收外部通讯数据，异步任务与同步任务之间通过带有保护机制的缓冲区及信号实现通信。
参考图4，本发明采用FSM方式判断换流阀的状态是否异常，其中，在每一种状态下，仅判断当前状态下对应的条件是否满足，当满足时，则转至下一个状态。
另外，换流阀监测装置主控单元由MCU芯片与FPGA芯片组成，接口板负责换流阀监测装置主控单元与换流阀组件的光纤信号传输，换流阀监测装置主控单元与接口板安装于同一机箱，并通过背板总线实现数据传输。
在实际操作时，内部定时器可设置为20ms的执行周期，每个执行周期激活一次同步任务。
本发明的特点在于：通过多任务调度，保证装置具备更好的实时性，高优先级的任务能够得到更及时的处理；同时采用FSM方式，降低换流阀工作状态判断逻辑的复杂度，降低开发和维护难度。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于FSM和多任务的直流输电换流阀监测系统主控单元实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
换流阀监测装置主控单元获取控制系统的命令信息，在各执行周期调用同步任务，并执行所述同步任务，其中，所述同步任务的执行过程为：换流阀监测装置主控单元根据控制系统的命令信息获取换流阀的状态信息，再采用FSM方式判断换流阀的状态是否异常，当换流阀的状态异常时，则生成告警报文，并写入发送数据缓冲区；
当所生成的告警报文完全写入发送数据缓冲区后，激活负责发送报文数据的异步任务，所述异步任务的执行过程为：从发送数据缓冲区读取数据，将数据写入发送端口对应的寄存器，最后清空发送数据缓冲区；
换流阀监测装置主控单元在接收到其它设备所发送报文后，将报文存储在接收数据缓冲区，并激活负责解析报文数据的异步任务，所述异步任务的执行过程为：从接收数据缓冲区读取数据，对报文进行解析，将得到的信息更新到对应数据存储区中，最后清空接收数据缓冲区。
2.根据权利要求1所述的基于FSM和多任务的直流输电换流阀监测装置主控单元实现方法，其特征在于，异步任务还包括：主控单元对所述接收报文进行解析，并通过各任务不同的读写权限对告警报文及解析后的信息进行保护。
3.根据权利要求1所述的基于FSM和多任务的直流输电换流阀监测装置主控单元实现方法，其特征在于，在定周期执行的同步任务中，维护一个FSM，每种状态下，判断部分相关的信号状态，决定是否转入其他状态。
4.根据权利要求1所述的基于FSM和多任务的直流输电换流阀监测装置主控单元实现方法，其特征在于，执行周期通过换流阀监测装置主控单元的内部定时器进行控制，其中，所述内部定时器与卫星授时信息进行校准同步。
5.根据权利要求1所述的基于FSM和多任务的直流输电换流阀监测装置主控单元实现方法，其特征在于，异步任务与同步任务之间通过带有保护机制的缓冲区及信号进行通信。
6.根据权利要求1所述的基于FSM和多任务的直流输电换流阀监测装置主控单元实现方法，其特征在于，换流阀通过接口板与换流阀监测装置主控单元相连接，其中，接口板通过背板总线与换流阀监测装置主控单元相连接。
7.根据权利要求5所述的基于FSM和多任务的直流输电换流阀监测装置主控单元实现方法，其特征在于，换流阀监测装置主控单元及接口板安装于同一机箱内。
8.根据权利要求1所述的基于FSM和多任务的直流输电换流阀监测装置主控单元实现方法，其特征在于，换流阀监测装置主控单元通过端口与控制系统相连接。
9.根据权利要求1所述的基于FSM和多任务的直流输电换流阀监测装置主控单元实现方法，其特征在于，换流阀监测装置主控单元由MCU芯片与FPGA芯片组成。
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