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公司優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品; PLC 、觸摸屏、變頻器、電纜及通訊卡、數(shù)控系統(tǒng)、 網(wǎng)絡(luò)接頭、伺服驅(qū)動(dòng)、 凡在公司采購(gòu)西門(mén)子產(chǎn)品,均可質(zhì)保一年, 工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī) SCALANCE X 是 SIMATIC NET 中的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)產(chǎn)品系列。交換機(jī)是專(zhuān)門(mén)用于將數(shù)據(jù)分配給有關(guān)被尋址設(shè)備的有源網(wǎng)絡(luò)部件。SCALA 交換機(jī)型號(hào):
6GK50041BD001AB2 6GK50041BF001AB2 6GK50041GL001AB2
6GK52080BA102AA3 6GK52080HA102AA6 6GK52122BB002AA3 供電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償控制中常需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制投切、讀取實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)和接收故障報(bào)警信號(hào)等,上位機(jī)和無(wú)功補(bǔ)償終端之間通訊的命令和數(shù)據(jù)傳輸具有數(shù)據(jù)量小、定時(shí)或非定時(shí)及實(shí)時(shí)發(fā)送等特點(diǎn),一方面需實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳,另一方面也需要下達(dá)各種傳輸、控制指令,即實(shí)現(xiàn)雙向的數(shù)據(jù)、指令傳輸。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式主要有數(shù)傳電臺(tái)、無(wú)線射頻、電力載波等,這些傳輸方式存在覆蓋范圍、實(shí)時(shí)性、投資及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用等問(wèn)題,同時(shí)對(duì)電網(wǎng)終端的無(wú)人值守運(yùn)行存在較大困難。 由于GSM網(wǎng)絡(luò)的通信技術(shù)成熟,覆蓋面又廣,利用移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商提供的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控,是電力系統(tǒng)現(xiàn)代化的一個(gè)重要發(fā)展方向。如果配備GPRS通用無(wú)線分組業(yè)務(wù))無(wú)線Modem,無(wú)論何時(shí)何地,只要有一部可以接入Internet的電腦作為服務(wù)器就能實(shí)現(xiàn)對(duì)分布各地的無(wú)功補(bǔ)償控制器進(jìn)行監(jiān)控,也能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)監(jiān)控。GPRS用于無(wú)線數(shù)據(jù)接入具有接入范圍廣、傳輸速率高、接入時(shí)間短、收費(fèi)合理等優(yōu)點(diǎn),這些特點(diǎn)正適合類(lèi)似無(wú)功補(bǔ) 償這種對(duì)多個(gè)終端實(shí)時(shí)監(jiān)控的應(yīng)用。 GPRS在GSM的基礎(chǔ)上引入了分組控制單元(PCU)、服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)和網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)(GGSN)等新部件而構(gòu)成的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),其用戶能夠在端到端分組方式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù);贕PRS網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)如圖1所示。具體的數(shù)據(jù)傳輸流程為: *GPRS終端通過(guò)串行接口從客戶系統(tǒng)中取出用戶數(shù)據(jù); *處理后以GPRS分組數(shù)據(jù)的形式發(fā)送到GSM基站; *分組數(shù)據(jù)經(jīng)SGSN封裝后,發(fā)送到GPRSIP骨干網(wǎng); GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框圖
圖1GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框圖 若PC機(jī)服務(wù)器以撥號(hào)方式接入Internet,即PC機(jī)為移動(dòng)GPRS內(nèi)部網(wǎng)分配的動(dòng)態(tài)IP地址,則分組數(shù)據(jù)先發(fā)送到目的SGSN,再經(jīng)GSM基站發(fā)送到與PC機(jī)相連的GPRS終端;若PC機(jī)以專(zhuān)線接入因特網(wǎng)具有固定IP地址,則將分組數(shù)據(jù)包經(jīng)GGSN進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換后,發(fā)送到Internet公共網(wǎng)絡(luò)。 由于數(shù)據(jù)通過(guò)Internet公網(wǎng)傳輸,為了保證數(shù)據(jù)的安全性,可以申請(qǐng)移動(dòng)公司為接入用戶建立VPDN(VirtualPrivateDial-upNetwork)即虛擬撥號(hào)專(zhuān)網(wǎng)。其專(zhuān)用的網(wǎng)絡(luò)加密和通信協(xié)議,可以在公共網(wǎng)絡(luò)上建立安全的虛擬專(zhuān)網(wǎng),遠(yuǎn)程用戶可以通過(guò)虛擬的加密通道與服務(wù)器內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)連接,而公共網(wǎng)絡(luò)上的用戶則無(wú)法穿過(guò)虛擬通過(guò)訪問(wèn)服務(wù)器。在基于GPRS網(wǎng)上承載VPDN不受地點(diǎn)限制,只需具有一臺(tái)PC機(jī)服務(wù)器和GPRS終端即可,具有安全、方便、靈活的特點(diǎn)。 系統(tǒng)組成 本系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償控制器、單片機(jī)控制GPRS通訊管理模塊和服務(wù)器上位機(jī)三部分構(gòu)成。終端使用基于DSP的無(wú)功補(bǔ)償控制器,控制器安裝在電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng),對(duì)電網(wǎng)的電氣參數(shù)進(jìn)行采集監(jiān)測(cè),同時(shí)記錄、分析并計(jì)算采集數(shù)據(jù),自動(dòng)進(jìn)行電容投切操作,在異常時(shí)主動(dòng)發(fā)出報(bào)警信息,同時(shí)存儲(chǔ)運(yùn)行數(shù)據(jù)信息;基于MSP430單片機(jī)的GPRS通信管理模塊是服務(wù)器與現(xiàn)場(chǎng)控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉蛄,它使控制器獲得的電網(wǎng)參數(shù)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)能夠及時(shí)傳送到服務(wù)器計(jì)算機(jī);上位機(jī)服務(wù)器主要完成對(duì)終端傳來(lái)的數(shù)據(jù)、報(bào)警信息進(jìn)行處理并對(duì)各終端的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行管理,是主要的人機(jī)接口。 通訊管理模塊主要由TI公司的16位低功耗單片機(jī)MSP430F448及其外圍電路構(gòu)成,GPRS模塊使用Siemens公司的MC35。終端的GPRS無(wú)線上網(wǎng)主要通過(guò)單片機(jī)控制MC35來(lái)實(shí)現(xiàn)。F448單片機(jī)具有2個(gè)可編程串行通訊口,其中UART0工作在同步通信方式和DSP的SPI接口相連,DSP工作在主機(jī)模式,F(xiàn)448工作在從機(jī)模式。UART1通過(guò)MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片和MC35的串行數(shù)據(jù)口相連作為AT指令和數(shù)據(jù)的傳輸通道。單片機(jī)通過(guò)串口中斷程序及時(shí)處理GPRS終端收到的上位機(jī)指令,并及時(shí)傳送給DSP。其硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。F448帶有液晶驅(qū)動(dòng)模塊,通過(guò)外接一個(gè)液晶顯示器和鍵盤(pán),用戶就可以在現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置,并查看電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、電容的投切狀態(tài)和各種故障報(bào)警信息。外接flash型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器AT45DB041,存儲(chǔ)容量為528KB,主要作為收發(fā)數(shù)據(jù)的暫存器。 通訊管理模塊結(jié)構(gòu)圖
圖2通訊管理模塊結(jié)構(gòu)圖 TCP/IP協(xié)議的實(shí)現(xiàn) 在本系統(tǒng)中,需要利用TCP/IP協(xié)議來(lái)完成GPRS業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的裝幀和拆幀,在這里我們采用在MSP430F448中軟件嵌入TCP/IP協(xié)議棧uIP的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議。使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信分為三個(gè)階段: 1)建立連接階段:使用OPEN命令幀控 制MC35主動(dòng)向服務(wù)器發(fā)起連接請(qǐng)求,服務(wù)器在本地偵聽(tīng)一個(gè)端口,收到終端的請(qǐng)求后進(jìn)行回應(yīng)并最終握手建鏈成功,進(jìn)入數(shù)據(jù)狀態(tài)。 2)當(dāng)連接建立后,就可以在這條連接上進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。使用SEND命令幀控制MC35發(fā)送數(shù)據(jù),發(fā)送時(shí)要指連接號(hào)(由本地端口、目的IP地址和端口確定)。 3)數(shù)據(jù)發(fā)送完成后不再需要這條連接時(shí),就可以把連接掛斷。 在這里我們采用在MSP430F448中軟件嵌入TCP/IP協(xié)議棧uIP的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議。uIP是一種免費(fèi)公開(kāi)源代碼的小型TCP/IP協(xié)議棧,專(zhuān)門(mén)為8位和16位MCU編寫(xiě)。uIP完全是用C語(yǔ)言編寫(xiě),它采用了一個(gè)事件驅(qū)動(dòng)接口,通過(guò)調(diào)用應(yīng)用程序響應(yīng)事件。uIP的源代碼只有幾KB,RAM占用僅幾百字節(jié),但uIP實(shí)現(xiàn)了TCP/IP協(xié)議集的四個(gè)基本協(xié)議:ARP地址解析協(xié)議,IP網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議,ICMP網(wǎng)絡(luò)控制報(bào)文協(xié)議和TCP傳輸控制協(xié)議。用戶可以方便的調(diào)用接口函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議。 uIP與系統(tǒng)底層的接口包括與設(shè)備驅(qū)動(dòng)的接口和系統(tǒng)定時(shí)器的接口兩類(lèi)。在程序的主循環(huán)中,底層接口程序循環(huán)檢查是否收到數(shù)據(jù)包和周期定時(shí)器是否超時(shí)溢出。TCP/IP協(xié)議程序中主控環(huán)程序流程如圖3所示。 TCP
圖3TCP/IP協(xié)議中程序主流程 uIP通過(guò)函數(shù)uip_input()和全局變量uip_buf、uip_len來(lái)實(shí)現(xiàn)與設(shè)備驅(qū)動(dòng)的接口,收發(fā)IP數(shù)據(jù)包時(shí)觸發(fā)應(yīng)用程序接口事件。應(yīng)用程序事件1主要是對(duì)數(shù)據(jù)包的處理:當(dāng)數(shù)據(jù)來(lái)自MCU時(shí)則進(jìn)行TCP/IP打包然后送GPRS模塊發(fā)送到Internet網(wǎng)絡(luò);當(dāng)收到來(lái)自GPRS模塊的數(shù)據(jù)時(shí)則進(jìn)行相應(yīng)的解包處理,抽出數(shù)據(jù),按發(fā)送前的順序還原,并加以校驗(yàn),若發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤,TCP/IP棧會(huì)要求重發(fā),然后將數(shù)據(jù)通過(guò)串口送控制器。uIP協(xié)議棧提供了一系列接口函數(shù)供用戶程序調(diào)用,這使得我們不需要了解數(shù)據(jù)的具體處理過(guò)程,只需要調(diào)用相應(yīng)的接口函數(shù)把數(shù)據(jù)送上層應(yīng)用程序即可。 系統(tǒng)定時(shí)器使用msp430f448的16位定時(shí)器Timer_B作為時(shí)鐘基準(zhǔn),定時(shí)周期設(shè)為1s。定時(shí)器主要用于處理數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤重發(fā)、應(yīng)答延時(shí)、往返時(shí)間(RTT)估計(jì)等。應(yīng)用程序事件2主要是對(duì)定時(shí)器超時(shí)事件的處理:當(dāng)TCP連接建立時(shí),uIP周期性調(diào)用函數(shù)uip_periodic()來(lái)驅(qū)動(dòng)TCP/IP協(xié)議定時(shí)器和重發(fā)事件。當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送后,轉(zhuǎn)發(fā)定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)數(shù),如果在一個(gè)定時(shí)器周期內(nèi)沒(méi)收到接收端的確認(rèn)(ACK)消息,發(fā)送端就認(rèn)為這個(gè)數(shù)據(jù)丟失置標(biāo)志位,應(yīng)用程序檢查標(biāo)志則產(chǎn)生上次發(fā)送的數(shù)據(jù)并重發(fā)。 為保證無(wú)功補(bǔ)償控制的實(shí)時(shí)性要求,對(duì)于對(duì)方主動(dòng)發(fā)起TCP連接、對(duì)方發(fā)來(lái)數(shù)據(jù)、對(duì)方主動(dòng)釋放TCP連接、GPRS斷線和重連成功等事件都可以通過(guò)中斷通知給F448單片機(jī),以便單片機(jī)進(jìn)行相應(yīng)處理和操作。對(duì)于這些事件必須及時(shí)進(jìn)行處理,以便及時(shí)反映通信情況,并且避免相關(guān)的事件緩沖區(qū)和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)溢出。由于電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償測(cè)控終端一般都安裝野外環(huán)境中,地點(diǎn)偏遠(yuǎn),無(wú)人值守,設(shè)備必須能夠在特殊的環(huán)境下長(zhǎng)期、穩(wěn)定工作。因此在軟件上設(shè)定系統(tǒng)具有自動(dòng)撥號(hào)、斷線重?fù)芄δ。在GPRS網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)不穩(wěn)定時(shí),具有自動(dòng)恢復(fù)通訊能力,保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作,無(wú)需人為干預(yù)。另外在電源抗干擾及散熱等方面也要特殊設(shè)計(jì),使終端設(shè)備能適應(yīng)惡劣工作環(huán)境。 服務(wù)器軟件設(shè)計(jì) 服務(wù)器端人機(jī)接口為用戶提供一個(gè)可視化的監(jiān)測(cè)界面,可以直觀、方便、快捷地了解電網(wǎng)和控制器的運(yùn)行狀態(tài),及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理異常和故障情況。軟件采用圖形化編程界面軟件C++Builder開(kāi)發(fā),根據(jù)不同的功能分為用戶界面子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通訊服務(wù)子系統(tǒng)。主要完成的功能有無(wú)線通訊處理,數(shù)據(jù)處理,報(bào)表分析統(tǒng)計(jì)等。 用戶界面子系統(tǒng)作為主要的人機(jī)交互界面,可以根據(jù) 用戶查詢實(shí)時(shí)顯示終端電網(wǎng)三相電壓、電流、功率和功率因數(shù)等參數(shù),并可采用模擬指示燈、圖表、動(dòng)態(tài)曲線跟蹤等直觀的顯示方式,用戶可針對(duì)終端的運(yùn)行情況發(fā)出各種控制指令;數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整點(diǎn)數(shù)據(jù)、投切記錄、停電數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)等信息的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ),可以根據(jù)要求調(diào)出控制器和電網(wǎng)的三個(gè)月內(nèi)的運(yùn)行數(shù)據(jù),用戶通過(guò)該子系統(tǒng)可以選擇查詢歷史紀(jì)錄、歷史曲線、歷史報(bào)警記錄、歷史報(bào)警曲線,實(shí)施權(quán)限修改、插入、報(bào)表打印等功能。 |
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