W77E58在RTU遙信單元中的應(yīng)用

W77E58 是中國臺灣的華邦電子公司（WinBond）推出的高速、高集成、增強(qiáng)型MCS-51系列高性能的單片機(jī)。使用W77E58時，系統(tǒng)速度要比傳統(tǒng)51系列單片機(jī)快2.5倍左右。工作頻率為40MHz的W77E58相當(dāng)于100MHz左右的8051；加上其內(nèi)置32KB可重復(fù)編程的Flash EPROM，1KB用MOV指令訪問的內(nèi)部SRAM（節(jié)省了16條數(shù)據(jù)/地址I/O口線），以及2個增強(qiáng)型全雙工串行口和較低的價格，是一款高性能、功能豐富、高集成度的8位微控制器。它非常適合要求高速、雙串口、外圍簡潔、低成本系統(tǒng)應(yīng)用的高性能單片機(jī)。

1 RTU遙信單元簡介

電網(wǎng)調(diào)度自動化中遠(yuǎn)動測控系統(tǒng)通過安裝于各個廠站內(nèi)的RTU（遠(yuǎn)動終端設(shè)備）采集各機(jī)組各變壓器等電力設(shè)備輸出功率、各線路潮流和各母線電壓等實時數(shù)據(jù)以及各斷路器、刀閘開關(guān)等實時狀態(tài)，再通過遠(yuǎn)動通信通道傳送給遠(yuǎn)方監(jiān)控調(diào)度室；同時RTU響應(yīng)遠(yuǎn)方監(jiān)控調(diào)試室下達(dá)的各項命令，完成各種設(shè)備控制操作，實現(xiàn)四遙（遙測、遙信、遙控、遙調(diào)）等功能，達(dá)到無人值守和電網(wǎng)調(diào)度自動化等目的。

遙信單元為RTU設(shè)備中重要的組成部分，負(fù)責(zé)完成電力設(shè)備、機(jī)組各控制開關(guān)、位置/行程開關(guān)等的實時狀態(tài)的收集、產(chǎn)生相應(yīng)SOE（事件順序記錄）報告以及對計量電能表輸出的電能脈沖進(jìn)行累積計數(shù)等功能，實現(xiàn)“四遙”中的“遙信”功能。

RTU系統(tǒng)對每一遙信單元的要求：

監(jiān)測遙信通道數(shù)量64個

SOE（事件順序記錄）分辨率≤2.0ms

不同遙信單元間時鐘相差≤1.0ms

通信端口（EIA RS485）2個

通信速率19.2kbps

綜合考慮系統(tǒng)要求、速度、結(jié)構(gòu)及成本等因素，我們選用了W77E58為遙信單元的主嵌入控制芯片。

2 W77E58在遙信單元中的應(yīng)用

由以上要求可以看出，RTU遙信單元中單片機(jī)設(shè)計的難點在于系統(tǒng)要求遙信通道事件的高時鐘分辨率和所需管理通道數(shù)量大，且工作量較多。

每一個通道都要進(jìn)行狀態(tài)變位判定（是由開到關(guān)還是由關(guān)到開），根據(jù)本通道消抖時間定值作消抖處理。消抖完畢后，再根據(jù)本通道性質(zhì)定值判定是否產(chǎn)生 SOE報告或作脈沖計數(shù)工作。產(chǎn)生SOE報告的需狀態(tài)變位發(fā)生時間、通道號、變位過程等信息寫入SOE緩存區(qū)，以備RTU通過RS485通信提??；為脈沖計數(shù)的通道作脈沖計數(shù)處理，并根據(jù)命令作脈沖計數(shù)凍結(jié)保存處理等。

所以，軟硬件設(shè)計的重點是如何盡量提高系統(tǒng)處理速度和效率，減少不必要等待、空操作和無關(guān)事件的打擾處理。

因W77E58有32KB EPROM、256+1KB的RAM，程序空間等不是大問題，所以RAM資源分配、程序設(shè)計等一切以時間優(yōu)先為主考慮。

遙信單元硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

64 路監(jiān)測通道開關(guān)狀態(tài)信號經(jīng)過2級光電隔離后通過8片SN74245切換到W77E58 P0口作為狀態(tài)信號輸入；同時64路隔離后的狀態(tài)信號通過8片SN74373鎖存保留后以原始狀態(tài)身份與實時狀態(tài)信號分別輸入到8片SN74519八位數(shù)字比較器的A、B端，8片SN74519的輸出（有4路經(jīng)1片SN7408兩輸入端門相與后）成為W77E58外部中斷INT0～I(xiàn)NT5的輸入信號。這樣便由硬件電路完成了64路狀態(tài)信號變位的檢測工作，并由中斷響應(yīng)，可大大提高了系統(tǒng)對變位的響應(yīng)速度，同時使軟件判別工作量大為減少，運行時間得以滿足系統(tǒng)要求。