CN1314233C - 一种网络数字式测控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种网络数字式测控系统，本系统包括分别与输入设备、输出设备、采集设备、通讯接口设备相连接的微处理器，所述的微处理器执行如下步骤：初始化步骤、中断判断步骤、执行中断步骤、数据计算步骤、逻辑控制步骤、电度微分步骤、复位步骤只对采集的数据进行计算、显示、以及简单的逻辑判断，其数据采集及控制由捕捉中断判定步骤、定时器0中断判定步骤、定时器1中断判定步骤、键盘中断判定步骤、外部1中断判定步骤、串口中断判定步骤六个中断步骤来完成。该系统采用交流采样原理，能方便地实现对多路信号进行同步采集，并采用频率跟踪技术消除电网基波频率波动时的影响，简化了外围电路，提高了数据采集的精度和可靠性，并通过微处理器响应上位机指令，查询功能码，根据功能码去执行遥信、遥测、遥控、遥调。

Description

一种网络数字式测控系统

技术领域

本发明涉及电力测控系统，具体地说是涉及一种网络数字式测控系统。

背景技术

电力的供应对社会的生产、工作的正常进行有着非常重要的作用。随着现代工业的发展，对电力开关设备控制自动化和智能化程度要求越来越高，利用现代电子技术、传感器技术、通讯技术、计算机网络技术，需将电力设备在正常及事故情况下的检测、保护、控制、计量同工厂集散控制系统DCS、企业资源计划ERP融合在一起，达到良好的管理。而传统的电气控制，主要通过断路器、接触器、热继电器、熔断器、各种控制继电器、各种主令开关、互感器、电流表、电压表、功率表组合成低压开关控制柜来实现配电、控制、保护、监视等功能。这种传统的开关柜配有十多个模拟指针式仪表配装大量的继电器，利用人工的方法来测量常用电力参数。上述结构的低压开关控制柜不能满足同工厂集散控制系统DCS、企业资源计划ERP融合在一起，达到良好的管理的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种网络数字式测控系统，以达到能测量低压开关控制柜所有的常用的电力参数，并通过计算机网络实现实时电力监控的目的。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种网络数字式测控系统，包括分别与输入设备、输出设备、采集设备、通讯接口设备相连接的存储程序微处理器，其特征在于：所述的微处理器执行如下步骤：

初始化步骤，用于对微处理器1的堆栈指针、输入输出口定义、中断寄存器、全局变量、定时器0、定时器1、外部中断1、外部中断2、捕捉中断、波特率设置等进行初始化；定时器0作为A/D转换定时之用，定时器1作为定时调用输出控制子程序把逻辑控制步骤数据运算结果输出到显示CPU，执行显示、控制和报警功能。

中断判断步骤，用于判断接收开中断信号，若开中断为是，则选择，执行中断步骤，若为否则选择数据计算步骤；

执行中断步骤，用于通过接收主机数据和命令，判断和执行各类中断，其中：

捕捉中断判定执行步骤，用于判定是否执行捕捉，若是，执行捕捉；

定时器0中断判定执行步骤，用于判定是否是定时器0中断，若是，执行A/D转换；

定时器1中断判定执行步骤，用于判定是否执行定时1中断；若是，执行定时器1中断；定时器1作为定时调输出控制子程序把控制逻辑模块、数据运算结果输出到显示CPU，执行显示、控制和报警功能。

键盘中断判定执行步骤，用于判定是否执行键盘中断；若是，执行键盘中断，微处理器通过输入设备中的82C55的PC口读取键盘状态，根据按键不同值进行散转处理，包括设定参数类型、设置分合闸的手、自动开关、参数设置、故障清理等。

外部1中断判定执行步骤，用于判定是否执行电度积分；若是，执行电度积分，外部1中断的中断源由时钟芯片X1228提供，频率为1HZ，其主要功能以修改后的系统参数进行动态配置，对修改和确认的参数进行更新，并对功率的微分进行积分，即累加。

串口中断判定执行步骤，用于判定是否执行通讯，若是，执行通讯，当上位机叫醒本机时，本机响应，立即保存现场，接收完一帧数据后，微处理器对接收数据进行CRC校验，倘若校验结果为零，说明接收数据完全正确微处理器响应上位机指令，查询功能码，根据功能码去执行遥信、遥测、遥控、遥调。

数据计算步骤，用于对系统采集的数据进行分析处理，将通过采集设备采集的电压、电流值计算出功率、功率因素、电度等参数。

数据显示步骤，用于将数据计算步骤处理的数据显示出来；

逻辑控制步骤，用于对处理后的数据进行分析和判断，根据分析和判断结果去执行；判断CT是否过流，决定是否报警，当有手动或自动合闸时，判断断路器是否具备合闸条件，不符合条件拒动，符合条件才执行。

电度微分步骤，用于计算出每秒的电度。

复位步骤，用于在设定的时间内系统复位，确保系统不死机。

一种网络数字式测控系统，由于采用上述的结构和测控方法，包括初始化步骤、中断判断步骤、中断执行步骤、逻辑控制步骤、数据计算步骤、电度微分步骤、复位步骤只对采集的数据进行计算、显示、以及简单的逻辑判断，其数据采集及控制由捕捉中断判定执行步骤、定时器0中断判定执行步骤、定时器1中断判定执行步骤、键盘中断判定执行步骤、外部1中断判定执行步骤、串口中断判定执行步骤六个中断步骤来完成。六个中断分四个优先级，捕捉中断的优先级最高，它是A/D转换的基准，时间基准准确，能保证采样的精度，计算得出的数据准确。和现有技术相比：该系统采用交流采样原理，能方便地实现对多路信号进行同步采集，并采用频率跟踪技术消除电网基波频率波动时的影响，简化了外围电路，提高了数据采集的精度和可靠性，并通过微处理器响应上位机指令，查询功能码，根据功能码去执行遥信、遥测、遥控、遥调。

附图说明

下面根据附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细的说明；

图1为本发明一种网络数字式测控系统的框图；

图2为本发明主程序流程图；

图3为图2中初始化程序流程图；

图4为图2中执行中断程序流程图；

图5为图4中捕捉中断程序流程图；

图6为图4中定时器0中断程序流程图；

图7为图4中定时器1中断程序流程图；

图8为图4中键盘中断程序流程图；

图9为图4中外部1中断程序流程图；

图10为图4中串口中断程序流程图。

在图1中，1、微处理器；2、输入设备；3、通讯接口设备；4、采集设备；5、输出设备；6、显示设备；7、实时时钟设备；8、A/D转换设备；9、开关量采集设备。

具体实施方式

如图1所示，本发明的技术方案是一种网络数字式测控系统，包括微处理器1，微处理器1以P89C668单片机为核心在锁存器的74HC573配合下，通过P1、P2口扩展外围接口芯片，并分别与输入设备2、输出设备5、A/D转换设备8、显示设备6、实时时钟7、通讯接口设备3相连接。输入设备2上的82C55的PC口上部分别连接四个按键，四个按键分别用于参数的设置和翻转屏幕；PB口连接开关量采集设备9，连接7路输入开关量，开关量采集设备主要采集断路器状态；PA口通过微处理器1连接输出设备5，执行合闸、分闸、CT过流报警等。采集设备4与A/D转换设备8相连接，采集三相电流、电压。通讯接口设备3，微处理器1通过通讯接口设备3与上位机相连，网络通讯采用RS485电平，MODEBUS协议。实时时钟设备7，实时时钟芯片X1228通过IIC串口总线扩展，内部保存系统设置的重要参数。

图2为本发明主程序流程图，如图1、图2所示，网络数字式测控系统存储测控程序的流程图，表示的运作是在微处理器1中响应于图1所示预先送入的编程指令完成的。在这些流程图中指示的每一步骤和决定，在实际执行的程序中，可包含一个或多个步骤，每个步骤往往自身就是一个完整的子程序。这些步骤的编程属于中等程序员所熟悉的，在此不做详述。步骤10为开始动作。步骤11为主程序的子程序，在步骤11中，用于对微处理器1的堆栈指针、输入输出口定义、中断寄存器、全局变量、定时器0、定时器1、外部中断1、外部中断2、捕捉中断、波特率设置等进行初始化。在步骤12中判断初始化步骤中的开中断信号，若开中断为是，则进入步骤13执行中断子程序，若为否或执行完步骤13则进入数据计算步骤14，对系统采集的数据进行分析处理，将通过采集设备4采集的电压、电流值计算出功率、功率因素、电度等参数。在步骤15中将数据计算步骤处理的数据显示出来。在步骤16中对处理后的数据进行分析和判断，根据分析和判断结果去执行；判断CT是否过流，决定是否报警，当有手动或自动合闸时，判断断路器是否具备合闸条件，不符合条件拒动，符合条件才执行。在步骤17中对实时的功率进行微分，计算出每秒的电度。在步骤18中按设定的时间内系统复位，确保系统不死机。执行完步骤18后，则返回至步骤12。

图3为图2中初始化程序流程图，如图所示，步骤20为开始动作。在步骤21中初始化82C55，PI口输入输出方向。在步骤21中设置定时器1、0的时间常数，不允许记数。在步骤23中对捕获寄存器、数据采集缓冲区清零。在步骤24～步骤26中分别设置看门狗时间常数、中断能使寄存器、中断优先级。在步骤27中开中断送至图2中步骤12。

图4为图2中执行中断程序流程图，如图所示，在图2中步骤12中判断有中断，则进入步骤30判断是否是捕捉中断，如果是，流程进入步骤31执行捕捉子程序。若不是，流程进入步骤32判断是否是定时器0中断，如果是，流程进入步骤33执行A/D转换子程序。若不是，流程进入步骤34判断是否是定时器1中断，如果是，流程进入步骤35执行定时器1中断子程序。若不是，流程进入步骤32判断是否是键盘中断，如果是，流程进入步骤37执行键盘中断子程序。若不是，流程进入步骤38判断是否是外部1中断，如果是，流程进入步骤39执行电度积分程序。若不是，流程进入步骤40判断是否是串口中断，如果是，流程进入步骤37执行键盘中断子程序。上述的步骤31、33、35、37、39、41执行程序完成后流程分别进入图2中的步骤14。

图5为图4中捕捉中断程序流程图；如图所示，步骤43为开始动作。在步骤44中保护现场，流程进入步骤45判断是否是第一次捕捉中断，如果是，流程进入步骤46清捕获寄存器，执行完程序后，流程进入步骤52恢复现场。若不是，流程进入步骤47读捕获寄存器数据。在步骤48、49、50、51中程序依次分别执行：计算周波周期T，清捕获寄存器数据，允许定时器0记数，设置定时器0时间常数。在执行完上述步骤后，流程进入步骤52恢复现场。在步骤53中程序返回。

图6为图4中定时器0中断程序流程图；如图所示，步骤55为中断开始。在步骤56、57中程序依次分别执行保护现场，设置循环常数N＝16，设置定时器0时间常数1.25ms。在执行完上述步骤后，流程进入步骤58判断N是否大于16次，如果是，流程进入步骤59循环次数N＝0。流程进入步骤60关之定时器0后进入步骤65恢复现场。若不是，流程进入步骤61启动A，B，C相电压、电流。在步骤62中判断A/D转换是否忙，如果是，在步骤62等待，若不是，流程进入步骤63读取A/D转换结果。在步骤64循环次数加1后，流程进入步骤65恢复现场。在步骤66中程序返回。

图7为图4中定时器1中断程序流程图；如图所示，步骤68为开始动作。在步骤69、70、71、72、73、74中程序依次分别执行：保护现场，设置定时器1时间常数，由周波周期计算定时器0的时间常数并设置，采集开关量输入，延时10ms，再采集开关量输入。在执行完上述步骤后，流程进入步骤75判断两次采集的数据是否相等，如果是，流程进入步骤77送数据去显示。若不是，流程进入步骤76保存数据后进入步骤77。在步骤78中判断数据传输是否正确，如果是，流程进入步骤79显示，若不是，流程进入步骤80恢复现场。在步骤81中程序返回。

图8为图4中键盘中断程序流程图；如图所示，步骤68为开始动作。在步骤83、84中程序依次分别执行保护现场，采集键盘状态。在执行完上述步骤后，流程进入步骤85判断是否是“+”键，如果是，流程进入步骤86判断命令码是否超上限，如果是，进入步骤88命令码＝1，若不是，流程进入步骤87命令码加1。在程序执行完步骤87、88后，流程进入步骤95。步骤85判断若不是，流程进入步骤85判断是否是“一”键，如果是，流程进入步骤90判断命令码是否超限，如果是，进入步骤92命令码＝OE，若不是，流程进入步骤91命令码减1。在程序执行完步骤91、92后，流程进入步骤95。

步骤89判断若不是，流程进入步骤93判断是否是“SET“键，如果是，流程进入步骤94修改参数；若不是或执行完步骤94后，流程进入步骤95判断是否是“ENTER”键，如果是，流程进入步骤96存取键盘作用结果后进入步骤104恢复现场。若不是，流程进入步骤97判断合闸键盘是否按下，如果是，流程进入步骤98判断合闸键盘是否第二次按下，如果是，流程进入步骤99合闸动作；若不是或执行完步骤99后，流程进入步骤104。步骤97判断若不是，流程进入步骤101判断是否分闸键按下，如果是，流程进入步骤102判断分闸键盘是否第二次按下，如果是，流程进入步骤103分闸动作；若不是或执行完步骤103后，流程进入步骤104恢复现场。在步骤105中程序返回。

图9为图4中外部1中断程序流程图；如图所示，步骤108为开始动作。在步骤109、110中程序依次分别执行保护现场，配置系统参数。在执行完上述步骤后，流程进入步骤111判断有功电度是否为正，如果是，流程进入步骤112累加正有功电度。步骤111判断若不是，流程进入步骤113判断有功电度是否为负，如果是，流程进入步骤114累加负有功电度。步骤113判断若不是，流程进入步骤115判断无功电度是否为正，如果是，流程进入步骤116累加正无功电度。步骤115判断若不是，流程进入步骤117判断无功电度是否为负，如果是，流程进入步骤118累加负无功电度。步骤117判断若不是，流程进入步骤119判断EEPROM写标志是否为1，如果是，流程进入步骤120写参数到EEPROM。步骤119判断若不是，流程进入步骤121判断CT是否过流，如果是，流程进入步骤122执行过流告警。步骤121判断若不是，流程进入步骤123恢复现场。上述的步骤112、114、116、118、120在执行完程序后分别进入步骤123。步骤124为退出。

图10为图4中串口中断程序流程图；如图所示，步骤128为开始动作。在步骤129中保护现场，在执行完步骤129后，流程进入步骤130判断数据是否接收完毕，若不是，流程在步骤130等待，如果是，流程进入步骤131将接收数据进行CRC校验。在执行完步骤131后，流程进入步骤132判断计算码与接收码是否相等，若不是，流程进入步骤141恢复现场。如果是，流程进入步骤133判断功能码是否等于01，如果是，流程进入步骤134读开关量输出状态，送遥信到上位机。步骤133判断若不是，流程进入步骤135判断功能码是否等于02，如果是，如果是，流程进入步骤136读开关量输入状态，送遥测量到上位机。步骤135判断若不是，流程进入步骤137判断功能码是否等于03，如果是，流程进入步骤138读数据寄存器，执行遥控。步骤137判断若不是，流程进入步骤139判断功能码是否等于05，如果是，流程进入步骤138遥调动作，遥调系统参数。步骤139判断若不是，流程进入步骤141。上述步骤134、136、138、140在执行完程序后分别进入步骤141恢复现场。步骤142为返回。

Claims (1)

1、一种网络数字式测控系统，包括分别与输入设备(2)、输出设备(5)、采集设备(4)、通讯接口设备(3)相连接的存储程序微处理器(1)，其特征在于：所述的微处理器执行如下步骤：

初始化步骤(11)，用于对微处理器(1)的堆栈指针、输入输出口定义、中断寄存器、全局变量、定时器0、定时器1、外部中断1、外部中断2、捕捉中断、波特率设置进行初始化；

中断判断步骤(12)，用于判断接收开中断信号，若开中断为是，则选择中断执行步骤，若为否，则选择数据计算步骤；

中断执行步骤(13)，用于通过接收主机数据和命令，判断和执行各类中断，其中：

捕捉中断判定执行步骤(30、31)，用于判定是否是捕捉，若是，执行捕捉；

定时器0中断判定执行步骤(32、33)，用于判定是否是定时器0中断，若是，执行A/D转换；

定时器1中断判定执行步骤(34、35)，用于判定是否是定时器1中断，若是，执行定时器1中断；

键盘中断判定执行步骤(36、37)，用于判定是否是键盘中断，若是，执行键盘中断；

外部中断1判定执行步骤(38、39)，用于判定是否是外部中断1，若是，执行电度积分；

串口中断判定执行步骤(40、41)，用于判定是否是串口中断，若是，执行通讯程序；

数据计算步骤(14)，用于对采集设备(4)采集的数据进行分析处理，根据采集的电压、电流值计算出功率、功率因素、电度参数；

数据显示步骤(15)，用于将数据计算步骤处理的数据显示出来；

逻辑控制步骤(16)，用于对处理后的数据进行分析和判断，根据分析和判断结果去执行；

电度微分步骤(17)，用于计算出每秒的电度；

复位步骤(18)，用于在设定的时间内系统复位，确保系统不死机，执行完复位步骤后，返回至中断判断步骤(12)。

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