遠(yuǎn)程電能計量系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

1　引言

隨著電力系統(tǒng)自動化程度的提高，以及計算機技術(shù)在電力系統(tǒng)中日益廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的電量計費方式由于其效率低、投入大、可靠性差等弊端，已無法適應(yīng)新的形勢要求。建立一套高精度、穩(wěn)定可靠、自動化程度高的電能量自動計量系統(tǒng)具有實際應(yīng)用意義。可靠、及時的將各數(shù)據(jù)指標(biāo)量從廠站端送入主站的數(shù)據(jù)庫，供后臺計算分析、報表輸出，是該系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵。而這部分功能是由遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)所實現(xiàn)的。下面，筆者將結(jié)合現(xiàn)場實際情況介紹該子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計方法，并就如何在Delphi5.0下編寫該部分的通信軟件進(jìn)行詳細(xì)闡述。

2　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)由電能表、電能量采集器、前置機、通信通道、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等硬件設(shè)備組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。采集器為東方電子CLL064型，通過RS485總線下接多塊威勝、恒通等多功能電能表。采集器采集電能表中的各項輸出數(shù)據(jù)(包括分時電量、瞬時量、需量、失壓斷相量等)，將其在存儲區(qū)中保存一定時間，并隨時接受主站命令將數(shù)據(jù)打包上傳。前置機采用一般PC機，通過MoxaC168H/PCI多串口卡擴展至1-10個串口，分別接多個Modem經(jīng)各種通信通道(包括電力載波、微波、公用電話網(wǎng)等)與采集器進(jìn)行通信。前置機對采集器上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理后，通過DelphiBDE(Borland數(shù)據(jù)庫引擎)存入網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器(Sybase Adaptive Server 12.1)，供其它子系統(tǒng)查詢計算。

3　通信軟件的設(shè)計

在Windows2000下，用Delphi進(jìn)行串行口通信程序開發(fā)，一般有四種方法：利用windows提供的API函數(shù);嵌入?yún)R編語言直接讀寫串口;引入第三方的通信控件;利用第三方提供的通信函數(shù)。

利用Windows API函數(shù)讀寫串口即通過調(diào)用API函數(shù)中CreateFile、ReadFile、WriteFile等函數(shù)操作串口;嵌入?yún)R編要進(jìn)行中斷接口編程，程序員必須掌握豐富的硬件知識。以上兩種方法都要求編寫大量的底層函數(shù)，增大了編程的工作量。而后兩種方法對API函數(shù)進(jìn)行了很好的封裝，程序員只需設(shè)置一些簡單的屬性，調(diào)用少數(shù)直觀、簡易的函數(shù)即可完成大部分通信功能。程序員從大量繁瑣的底層編程工作中解脫了出來。下面將對如何利用Microsoft ActiveX通信控件MSComm.OCX進(jìn)行收發(fā)數(shù)據(jù)作詳細(xì)介紹。

3.1　通信控件的引入

要將第三方的控件引入Delphi，首先在菜單項中選中“Component”，再選擇“Import ActiveX”，從彈出的“Import ActiveX”窗口中選中“Microsoft Comm Control6.0(Version 1.1)”，最后點擊Install按鈕進(jìn)行安裝。即可將MSComm控件引入到Delphi5.0中。

3.2　通信控件的屬性

下面給出了幾個基本屬性，其它屬性請參閱MSDNLibrary VisualStudio 6.0。

屬性 描述

CommPort 設(shè)置并返回通訊端口號。

Settings 設(shè)置并返回波特率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位、停止位。

PortOpen 設(shè)置并返回通訊端口的狀態(tài)。也可以打開和關(guān)閉端口。

Input 從接收緩沖區(qū)返回和刪除字符。

Output 向傳輸緩沖區(qū)寫數(shù)據(jù)。

3.3　通信的實現(xiàn)

(1)發(fā)送數(shù)據(jù)

要想利用控件發(fā)送數(shù)據(jù)只需調(diào)用其Output屬性向串口中寫入數(shù)據(jù)。例如，

上述代碼將字符串'The Sended String'通過串口1發(fā)送出去。又如，

上述代碼將二進(jìn)制流‘123’通過串口1發(fā)送出去。

(2)接收數(shù)據(jù)

接收數(shù)據(jù)按照接收數(shù)據(jù)的類型分兩種形式，即如上述的字符串和二進(jìn)制流類型。通過改變InputMode屬性來區(qū)分，當(dāng)其值為comInputModeText時表示以文本方式取回數(shù)據(jù);當(dāng)其值為comInputModeBinary時表示以二進(jìn)制方式取回數(shù)據(jù)。

接收數(shù)據(jù)按照接收的方式也分兩種形式。1)事件驅(qū)動的方式：當(dāng)MSComm代表的串口收到Rthreshold個字符時會觸發(fā)OnComm事件。因此只需通過添加OnComm事件代碼來處理所收到的Rthreshold個字符即可實現(xiàn)。2)查詢方式：以一定的時間間隔循環(huán)檢測接受緩沖區(qū)，即通過InBufferCount的值來判斷是否收到指定的字符數(shù)。

3.4　通信協(xié)議的說明

通信協(xié)議采用IEC60870-5-102《電力系統(tǒng)中傳輸電能量配套標(biāo)準(zhǔn)》。目前，各公司開發(fā)的電能量采集裝置已逐步向該規(guī)約靠攏。下面就該規(guī)約的字節(jié)、幀格式進(jìn)行說明。

每個字節(jié)有一個開始位(二進(jìn)制0)，八個信息位，一個偶校驗位和一個終止位(二進(jìn)制1)。

本規(guī)約采用3種基本的數(shù)據(jù)幀：單字節(jié)的E5H幀，10H開頭的固定長度幀，68H開頭的可變長幀。如下所示：

4 程序?qū)嵗?/p>

本軟件由兩部組成：一部分是主線程，它負(fù)責(zé)處理主窗口的消息，對用戶的輸入進(jìn)行響應(yīng)。另一部分是通信線程，它負(fù)責(zé)與采集器的通信，由主線程控制其產(chǎn)生和終止。運行時，主線程根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的參數(shù)定時生成抄表任務(wù)，產(chǎn)生通信線程，在這種方式下主線程可控制多個通信線程同時運行，從而實現(xiàn)定時對多臺采集器同時抄錄。另外，主線程還進(jìn)行監(jiān)聽服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)上的其它工作站籍此可通過TCP/IP套接字與其通信，產(chǎn)生通信線程從而實現(xiàn)隨時抄表。下面給出通信線程的實現(xiàn)過程。

在Delphi5.0中創(chuàng)建線程只需從Tthread類繼承一個自己的線程類，例如：TMyThread=class(TThread)。然后對該類的Execute方法進(jìn)行重載，通信線程的實現(xiàn)部分就在該Execute方法中。程序流程圖如圖2所示。