單片機雙串口同時通訊的實現(xiàn)

1　系統(tǒng)的體系結(jié)構

1．1　系統(tǒng)要求與總體方案設計

該系統(tǒng)中有單相、三相、機械式和電子式等各種型號電能表，要求實時、準確、快速、可靠地采集各分散電能表的用電量數(shù)據(jù)，適應各種復雜的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場條件，連續(xù)運行、操作簡便、維修快捷。硬件系統(tǒng)要具有通用性、可擴展性，并能適應各種大中型發(fā)電、用電企業(yè)的電量管理。因此在系統(tǒng)設計中，重點考慮了以下因素：實時性、高可靠性、環(huán)境的適應性、通用性、可擴展性、經(jīng)濟性等。

集散控制系統(tǒng)DCS(Distributed ControlSystem)是一種分散控制、集中信息管理系統(tǒng)。由于該系統(tǒng)是在電廠使用，并已有DCS平臺，因此采用DCS作為主站，也可采用單獨的上位機來管理。DCS中采用了雙前置機熱后備的冗余系統(tǒng)設計方法，2臺前置機可相互替換以提高系統(tǒng)可靠性。

本DCS采用Interllution iFox工控組態(tài)軟件，使用工業(yè)標準總線RS422將集抄系統(tǒng)硬件連入前置機，進行電量分析，負荷管理，并具有圖形、曲線、報表打印輸出功能，可與其他網(wǎng)絡接口。

由于采集模塊一般都不少于幾十個，如直接連入DCS，則測點太多，因此在DCS和采集模塊之間增加一級數(shù)據(jù)集中器(簡稱集中器)，將一個集中器作為一個測點，減輕DCS的負擔和大幅度降低成本，提高了系統(tǒng)的性能價格比?！　?/p>

集中器和采集模塊之間，采用工業(yè)標準總線RS485進行雙向通訊。

集中器不斷巡測采集模塊，以統(tǒng)計存儲各種用電數(shù)據(jù)，同時又要保證和DCS之間的正常通訊，這就要求集中器具備雙串口同時通訊的能力。集中器中采用一片具有雙串口的CPU(DS80C320)來實現(xiàn)雙串口同時通訊。

本系統(tǒng)中的RS422，RS232、紅外通訊均使用通用工業(yè)標準ModBus協(xié)議。

1．2　系統(tǒng)組成與功能

集抄系統(tǒng)由電量采集模塊、數(shù)據(jù)集中器、專用掌上電腦和DCS經(jīng)RS422和RS485總線靈活配置而成。集抄系統(tǒng)組成圖如圖1所示。采集模塊通過檢測機械式電表表盤的轉(zhuǎn)數(shù)或電子式電表輸出的脈沖數(shù)，轉(zhuǎn)換成電表用電量，經(jīng)RS485總線將用電量數(shù)據(jù)上傳。采集器中保存的用電量數(shù)據(jù)與原有電表上的用電量窗口顯示值相一致。安裝采集器后不改變原有電表的整體結(jié)構和計量精度。

采集模塊具有獨立的CPU和非易失性斷電保持存儲器及工作狀態(tài)燈指示。可現(xiàn)場設置初始參數(shù)。故障自動保護。適應現(xiàn)有各種型號的機械式、電子式電能表。

集中器負責各電表用電量數(shù)據(jù)的集中收集，處理和存儲。通過RS485總線與采集模塊通訊，讀取每個采集模塊中存儲的用電量數(shù)據(jù)。每臺集中器最多可管理256臺電表。經(jīng)RS422總線可與DCS之間進行雙向通訊，接受DCS的各種集中器具有獨立的CPU和非易失性斷電保持存儲器，可存儲當前用電量數(shù)據(jù)和歷史用電量數(shù)據(jù)。內(nèi)部有實時時鐘，斷電后繼續(xù)保持走時。故障自動診斷，并將異常狀態(tài)上報DCS?？膳c其他系統(tǒng)(SCADA，MIS)直接進行接口。

DCS通過RS422總線與集中器進行雙向通訊，讀取集中器中存儲的各電表當前用電量數(shù)據(jù)和歷史用電量數(shù)據(jù)。用電量數(shù)據(jù)經(jīng)DCS的記錄存儲及分析處理，為有關部門提供用電狀況的統(tǒng)計分析和管理。每個DCS可管理64個集中器。

DCS具有系統(tǒng)運行參數(shù)設置、校時、事件記錄管理、曲線圖形報表打印輸出功能。實時讀取并顯示各電表的用電量數(shù)據(jù)，進行用電量數(shù)據(jù)分析?？膳c其他網(wǎng)絡接口，將數(shù)據(jù)傳輸給其他系統(tǒng)(SCADA，MIS)供分析處理。

專用掌上電腦又稱掌上終端機。當掌上電腦安裝上相應的軟件后，利用紅外口現(xiàn)場初始化采集模塊，利用紅外口/RS232口現(xiàn)場初始化集中器、抄取數(shù)據(jù)、狀態(tài)信息等，是系統(tǒng)維護的重要工具。筆記本電腦也具有同樣的功能。

2　集抄系統(tǒng)軟件設計與實現(xiàn)

集抄系統(tǒng)軟件包括DCS軟件、集中器軟件、采集模塊軟件和專用掌上電腦軟件。其中集中器和采集模塊軟件用匯編語言編寫，專用掌上電腦軟件用專用掌上電腦編程語言實現(xiàn)。下面主要介紹DCS集抄系統(tǒng)軟件和集中器中雙串口CPU同時通訊的實現(xiàn)。

2．1　DCS集抄軟件

DCS集抄系統(tǒng)軟件采用Interllution iFox工控組態(tài)軟件，在Windows 95(以上)和Windows NT系統(tǒng)軟件平臺下完成，使用電廠流行的動態(tài)圖形對象和按鍵操作主窗口，類似Excel的表格大量用于數(shù)據(jù)錄入與顯示，美觀簡便的對話框和圖形曲線人機界面設計，使用戶操作快捷方便。DCS集抄軟件主要包括下列功能：

(1)系統(tǒng)配置靈活方便可在線任意增刪集中器和采集模塊，修改各種運行參數(shù)和電表用戶信息。

(2)實時巡測、選抄功能可選擇抄收一個或幾個指定電表的當前電量，可選擇不間斷巡測部分或全部電表用戶的實時數(shù)據(jù)。

(3)自動抄表功能可指定自動抄收時間間隔，自動抄收整點數(shù)據(jù)、每隔可選時間間隔的全部電表數(shù)據(jù)、每天指定的幾個抄表時刻的電量數(shù)據(jù)等。

(4)可選擇部分或全部瀏覽各種自動抄表數(shù)據(jù)和實時巡測數(shù)據(jù)。

(5)方便多樣的查詢功能。

(6)自動故障診斷、事件記錄和信息追憶功能。

(7)進行負荷分析，統(tǒng)計各種曲線圖表。

(8)多級口令管理，防止非授權人員操作的功能?！　?/p>

(9)各種報表曲線圖形的打印和完善的操作指南。