實(shí)現(xiàn)對保護(hù)裝置電參數(shù)的測量與監(jiān)視，必須實(shí)時(shí)地收集與處理電量、開關(guān)量狀態(tài)等參數(shù)。裝置對測量的精確性，保護(hù)動(dòng)作的可靠性、迅速性、安全性都有很高的要求，在單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)多種功能，軟件的設(shè)計(jì)必須對實(shí)現(xiàn)功能占用CPU時(shí)間的分配上做到有主有次，既要保證功能的完整性，又保證實(shí)時(shí)性。本裝置軟件需完成以下任務(wù)：每1.667ms對三相電壓電流采樣轉(zhuǎn)換一次，即在一個(gè)交流正弦信號(hào)周期（20ms）內(nèi)采樣12個(gè)點(diǎn)，然后計(jì)算電壓電流的有效值及其他相關(guān)量；通信任務(wù)，接受上位機(jī)的下行命令，將電壓、電流及有功功率、無功功率、電能等實(shí)時(shí)地傳送給上位機(jī)，并執(zhí)行上位機(jī)發(fā)出的控制等其他命令；測量結(jié)果保存及顯示；鍵盤檢測及響應(yīng)。
程序設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方法將全部功能劃分為主模塊及功能模塊。在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)則采用中斷與查詢相結(jié)合辦法，運(yùn)用任務(wù)調(diào)度的設(shè)計(jì)思想，優(yōu)先級高的任務(wù)通過中斷實(shí)現(xiàn)，低優(yōu)先級的任務(wù)則通過設(shè)置和查詢標(biāo)志的方法用各個(gè)功能模塊。如圖4所示主程序首先對系統(tǒng)初始化，包括CPU本身、顯示面板、通信及開關(guān)量輸出初始化，然后進(jìn)入主循環(huán)。主循環(huán)中通過查詢標(biāo)志的方法調(diào)用各個(gè)功能模塊：檢查是否有鍵盤查詢標(biāo)志，有則調(diào)用相應(yīng)處理子程序，該程序已對鍵盤抖動(dòng)及干擾信號(hào)作了處理；檢查是否有新的A/D采樣結(jié)果，如果有則用保存在E2PROM中的通道系數(shù)（該系數(shù)通過上位機(jī)下載）對A/D采樣結(jié)果進(jìn)行調(diào)整；檢查是否通信需要處理，通信處理包括校驗(yàn)和計(jì)算和檢驗(yàn)、相應(yīng)命令的處理及上發(fā)反饋信息。在完成一個(gè)周波的12點(diǎn)采樣及調(diào)整后，調(diào)用計(jì)算子程序完成所有計(jì)算任務(wù)，包括電壓、電流、功率、電度以及頻率；顯示測量結(jié)果，顯示子程序根據(jù)顯示狀態(tài)顯示不同的測量結(jié)果。
4.2 通信協(xié)議
本裝置數(shù)據(jù)鏈路層采用基于Modbus總線的通信，使信息和數(shù)據(jù)在上位機(jī)（主站）和電力監(jiān)測系統(tǒng)之間有效地傳遞。其作用包括允許主站訪問和設(shè)定所接電力監(jiān)測儀的全部設(shè)置參數(shù)；允許訪問電力監(jiān)測儀的所有測量數(shù)據(jù)。
Modbus是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)上的開放式現(xiàn)場總線協(xié)議，可以利用RS232或者RS485進(jìn)行通信�；�本通信方式是一條通信線路上只能有一個(gè)主站控制通信，由主站發(fā)出數(shù)據(jù)請求命令，而子站響應(yīng)主站的數(shù)據(jù)請求信號(hào)。在一個(gè)時(shí)刻只能有一個(gè)子站響應(yīng)主站的請求。數(shù)據(jù)的傳送采用ASCII碼，8位數(shù)據(jù)位、無校驗(yàn)、1個(gè)停止位。每個(gè)Modbus數(shù)據(jù)包由子站地址、功能、數(shù)據(jù)和錯(cuò)誤校驗(yàn)4個(gè)部分組成。子站地址為1個(gè)字節(jié)，且在1個(gè)鏈路中應(yīng)當(dāng)唯一，有效的地址范圍為1～247，當(dāng)所有的子站接收到符合Modbus協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)包時(shí)，首先檢查該數(shù)據(jù)包的子站地址，若相吻合，則作處理后返回結(jié)果，否則不予響應(yīng)。功能碼也是1個(gè)字節(jié)，指明該指令要求子站執(zhí)行的操作（設(shè)置參數(shù)、讀數(shù)據(jù)等）。響應(yīng)數(shù)據(jù)包告知主站已經(jīng)完成的操作。數(shù)據(jù)的長度視指令功能而定。一般而言，數(shù)據(jù)按照16位獲32位模式組織。錯(cuò)誤校驗(yàn)，采用CRC-16檢驗(yàn)方式。
5.結(jié)束語
低壓數(shù)字繼電器是在借鑒國內(nèi)外同類產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，根據(jù)我國對電力設(shè)備運(yùn)行、保護(hù)和計(jì)算機(jī)監(jiān)控要求設(shè)計(jì)的，適合我國工礦企業(yè)、民用建設(shè)等供配電的自動(dòng)化裝置，可廣泛應(yīng)用于電力、紡織、輕工、化工、石油等行業(yè)的電量參數(shù)的監(jiān)測。該儀表具有以往儀表所不具備的優(yōu)點(diǎn)，會(huì)有廣泛的應(yīng)用前景。
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