通信管理機(jī)和IED通信規(guī)約通信管理機(jī)通信程序模塊設(shè)計(jì)

1、=WORD完滿版-可編寫-專業(yè)資料分享=配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目姓名設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求通信管理機(jī)和IED通信規(guī)約及通信管理機(jī)通信程序模塊設(shè)計(jì)學(xué)號(hào)專業(yè)班級(jí)1背景IED裝置變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，寬泛采用分布式的督查和控制系統(tǒng)。各種和通信管理機(jī)進(jìn)行通信。通信管理機(jī)實(shí)現(xiàn)IED信息集結(jié)和控制命令的下達(dá)。環(huán)冗余校環(huán)CRC（CyclicRedundancyCheck）是一種重要的校環(huán)方式。環(huán)環(huán)環(huán)環(huán)且環(huán)判概率很低，在環(huán)力自環(huán)化通信系環(huán)中獲取了環(huán)泛的環(huán)用。2設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)IED和通信管理機(jī)的通信規(guī)約，規(guī)約采用呼喊式應(yīng)答規(guī)約，實(shí)現(xiàn)YC、YX、YK及SOE和越限信息的傳達(dá)。用循環(huán)冗余校環(huán)環(huán)環(huán)行校環(huán)。每

2、個(gè)IEDYC量12個(gè)，YX量20。設(shè)計(jì)IED的通信程序詳細(xì)內(nèi)容以下：依照功能要求，確定傳輸?shù)膬?nèi)容（命令）編碼，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出幀結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)出每一類信息的傳達(dá)幀格式。依照信息的傳達(dá)重要性確定信息的傳達(dá)原則。，校驗(yàn)方式采用CRC-16校驗(yàn)方式。生成多項(xiàng)式g(x)=x16+x15+x5+1設(shè)計(jì)通信管理機(jī)傳輸和接收數(shù)據(jù)的程序流程，并畫出流程圖。6）設(shè)計(jì)CRC-16校驗(yàn)碼生成和校驗(yàn)流程圖。7）撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。起止時(shí)間2015年12月14至2015年12月25日指導(dǎo)教師簽字2015年12月20日系（教研室）主任簽?zāi)暝氯彰麑W(xué)生簽字2015年12月20日目錄一、前言.3二、設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)思路.4-完滿版學(xué)習(xí)資料

3、分享-=WORD完滿版-可編寫-專業(yè)資料分享=三、通信規(guī)約設(shè)計(jì)6四、程序流程圖設(shè)計(jì)10五、設(shè)計(jì)總結(jié)14參照文件.一、前言1、設(shè)計(jì)背景電力系統(tǒng)：是由大量的發(fā)電機(jī)、變壓器、電力線路和負(fù)荷等設(shè)備有機(jī)的組成，由生產(chǎn)、傳輸、分配、花銷電能的各種電氣設(shè)備依照必然方式連接的整體。也即：發(fā)電變電輸電配電用戶五個(gè)部分組成。而本課程設(shè)計(jì)就是配電網(wǎng)系統(tǒng)里所研究的內(nèi)容里的一個(gè)方面，即：站控通信規(guī)約和IED通信程序設(shè)計(jì)。IED智能電子設(shè)備：由一個(gè)或多個(gè)微辦理器組成，完成特定的功能，能向外面裝置發(fā)送信息，并能接受外面指令的裝置。特點(diǎn)：微辦理器和，擁有通信接口，擁有獨(dú)馬上鐘?，F(xiàn)代自動(dòng)化系統(tǒng)寬泛采用現(xiàn)場分布式的結(jié)構(gòu)，IED設(shè)

4、備是最重要的設(shè)備之一。實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場信息的采集、命令執(zhí)行、當(dāng)?shù)毓δ?。?shù)據(jù)通信是各種智慧設(shè)備之間的通信，為了保證通信的正常進(jìn)行，和其余通信方式相同，應(yīng)該在通信系統(tǒng)中規(guī)定一個(gè)一致的通信標(biāo)準(zhǔn)，即通信的內(nèi)容是什么、如何通信、何時(shí)通信，都必定在通信的實(shí)體之間完成大家都能接受的協(xié)議，這些協(xié)議就被稱為通信協(xié)議，規(guī)約。變電站綜合自動(dòng)化分為兩層：變電站層和現(xiàn)場層。低電壓等級(jí)的變電站：智能電子設(shè)備保護(hù)和監(jiān)控合二為一，而我們所要研究的就是通信網(wǎng)路之間的通信規(guī)約和IED的信息采集和控制命令的下達(dá)，對(duì)于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)來說有重視要的作用，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)若是通信規(guī)約出現(xiàn)了錯(cuò)誤，將會(huì)凌亂不堪。本次課程設(shè)計(jì)的目的是經(jīng)過對(duì)設(shè)計(jì)用于通信管理機(jī)和IE

5、D通信的規(guī)約來熟悉變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的信息的通信方式的原理。經(jīng)過對(duì)規(guī)約中隊(duì)通信信息的流的幀結(jié)構(gòu)和信息字(遙測信息字、遙信信息字、遙控信息字、SOE)的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、以及依照信息的傳達(dá)重要性確定信息的傳達(dá)原則、校驗(yàn)方式的選擇和程序流程圖的設(shè)計(jì)。2、設(shè)計(jì)目的-完滿版學(xué)習(xí)資料分享-=WORD完滿版-可編寫-專業(yè)資料分享=1）、加深對(duì)配電網(wǎng)自動(dòng)化課程中基本看法和計(jì)算方法的掌握和理解。2）、掌握信息傳達(dá)幀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。3）、理解掌握循環(huán)碼督查碼的計(jì)算方法，循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式。4）、掌握用查表法實(shí)現(xiàn)CRC-16校驗(yàn)碼生成和校驗(yàn)。5）、認(rèn)識(shí)主機(jī)規(guī)約傳輸和接收的程序流程，并畫出流程圖。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及思路2.1設(shè)計(jì)內(nèi)

6、容：設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)IED和通信管理機(jī)的通信規(guī)約，規(guī)約采用呼喊式應(yīng)答規(guī)約，實(shí)現(xiàn)YC、YX、YK及SOE和越限信息的傳達(dá)，并用循環(huán)冗余校驗(yàn)碼進(jìn)行校驗(yàn)。每個(gè)IEDYC量12個(gè)，YX量20。設(shè)計(jì)通信管理機(jī)中的通信主控程序流程圖，通信管理機(jī)能同時(shí)和n（n30）個(gè)IED進(jìn)行通信。詳細(xì)內(nèi)容以下：依照功能要求，確定傳輸?shù)膬?nèi)容（命令）編碼，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出幀結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)出每一類信息的傳達(dá)幀格式。依照信息的傳達(dá)重要性確定信息的傳達(dá)原則。，校驗(yàn)方式采用CRC-16校驗(yàn)方式。生成多項(xiàng)式g(x)=x16+x15+x5+1。用查表法實(shí)現(xiàn)CRC-16校驗(yàn)碼生成和校驗(yàn)，并設(shè)計(jì)CRC校驗(yàn)子程序流程圖。設(shè)計(jì)主機(jī)規(guī)約傳輸和接收的程序流

7、程圖。2.2設(shè)計(jì)思路及原理1、呼喊式應(yīng)答規(guī)約問答通信方式由主站掌握遙測、遙信通信的主動(dòng)權(quán)，主站輪流咨詢IED設(shè)備，各IED設(shè)備只有在接到主站咨詢后才能夠回答（報(bào)送數(shù)據(jù)），主站主動(dòng)，依此輪流咨詢各個(gè)子站。如被咨詢的子站無數(shù)據(jù)傳達(dá)，就轉(zhuǎn)向咨詢下一子站。如被咨詢的子站又?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送，一般就在數(shù)據(jù)送完后再轉(zhuǎn)向咨詢下一個(gè)子站應(yīng)答式規(guī)約的特點(diǎn)是：RTU有問必答，當(dāng)RTU收到主機(jī)盤問命令后，必定在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)應(yīng)答，否則視為本次通信失敗。RTU無問不答，當(dāng)RTU未收到主機(jī)盤問命令時(shí)，絕對(duì)不相同意主動(dòng)上報(bào)信應(yīng)答規(guī)約的優(yōu)點(diǎn)：允好多臺(tái)RTU以供線的方式共用一個(gè)通道，有助于節(jié)約通道，提高通道占用率，應(yīng)答式規(guī)約的采用變化信

8、息傳達(dá)策略，從而大大壓縮了數(shù)據(jù)塊的長度，-完滿版學(xué)習(xí)資料分享-=WORD完滿版-可編寫-專業(yè)資料分享=提高了傳達(dá)速度，應(yīng)答式規(guī)約既能夠采用全雙工通信，又能夠采用半雙工通信，既可以采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式，又能夠采用一點(diǎn)多址或環(huán)形結(jié)構(gòu)，因此通道適應(yīng)性強(qiáng)。2、遙控：調(diào)換端MS應(yīng)用通信技術(shù)，經(jīng)過通信通道對(duì)遠(yuǎn)方廠、站的FTU管理的設(shè)備發(fā)送狀態(tài)控制命令，相應(yīng)的設(shè)備接受命令并執(zhí)行。3、遙測：將遠(yuǎn)方廠、站需要測量的被測量，應(yīng)用FTU中的微機(jī)采樣并預(yù)辦理后，利用通信技術(shù)經(jīng)通信通道送到調(diào)換端的MS，儲(chǔ)蓄并顯示。遙測量包括母線電壓，功率、線路電流、主變有功、無功、油溫、頻率及一些需要認(rèn)識(shí)的非電量等各種模擬量。依照被測信息的

9、重要性，可將YC量分為重要遙測、次要遙測、一般遙測。4、遙信：將遠(yuǎn)方廠、站的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)、保護(hù)信號(hào)、應(yīng)用FTU采集后，利用通信技術(shù)經(jīng)通信通道送到調(diào)換端的MS，儲(chǔ)蓄并顯示。5、越限電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，各種電氣參數(shù)受拘束條件的限制，不能夠高出必然得現(xiàn)值，母線的電壓不能夠太高或太低，功率傳達(dá)不能夠太高，當(dāng)電襟懷高出必然的范圍時(shí)，對(duì)其參數(shù)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行檢查，如超越限值，應(yīng)進(jìn)行警告。告警上限：當(dāng)模擬量變化高出此值時(shí)，進(jìn)行告警并記錄。告警下線：當(dāng)模擬量變化低于此值時(shí)，進(jìn)行告警并記錄。上復(fù)位限：低于告警上限的一個(gè)值，當(dāng)值低于此值時(shí)，認(rèn)為模擬量恢復(fù)正常。下復(fù)位限：高于告警下限的一個(gè)值，當(dāng)值高于此值時(shí)，認(rèn)為模擬量恢

10、復(fù)正常。若是運(yùn)行參數(shù)由于某些原因在限值周邊顛簸時(shí)，就會(huì)出限越限和復(fù)限不斷交替，頻頻告警，為了減少這種情況，經(jīng)過設(shè)置“越限古板區(qū)”來緩解。當(dāng)運(yùn)行參數(shù)超越上限，圖中的a點(diǎn)時(shí)，判為越上限，可發(fā)出越上限告警信號(hào)。此后當(dāng)運(yùn)行參數(shù)回落到b點(diǎn)以下，才判為復(fù)限，而兩外的1、2兩點(diǎn)不作撤警和重新告警辦理。同理c、d段被判為連續(xù)地越下限狀態(tài)。越限古板區(qū):給定的一個(gè)量值，即上限和上復(fù)位限的差值或下復(fù)位限和下限的差值。6、SOE：記錄狀態(tài)量發(fā)生變化的時(shí)刻的先后序次。7、循環(huán)碼校驗(yàn)循環(huán)碼是一種特其余線性分組碼，它有嚴(yán)格的代數(shù)結(jié)構(gòu)，用代數(shù)方法能夠找出許多編碼效率高、檢錯(cuò)糾錯(cuò)能力強(qiáng)的循環(huán)碼來。由于循環(huán)碼的編碼和檢錯(cuò)方法簡單

11、，而且擁有了好多有效的糾錯(cuò)方法，因此獲取了寬泛的應(yīng)用。生成CRC碼的基根源理：任意一個(gè)二進(jìn)制位串組成的代碼都能夠和一個(gè)系數(shù)僅為?0和?1取值的多項(xiàng)式一一對(duì)應(yīng)。實(shí)現(xiàn)CRC的基根源理，簡單的說，就是原始數(shù)據(jù)經(jīng)過某種算法，獲取一個(gè)新的數(shù)據(jù)，而這個(gè)新的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)有著固有的內(nèi)在聯(lián)-完滿版學(xué)習(xí)資料分享-=WORD完滿版-可編寫-專業(yè)資料分享=系。經(jīng)過把原始數(shù)據(jù)和新數(shù)據(jù)組合在一起，形成新的數(shù)據(jù)，因此這個(gè)新數(shù)據(jù)擁有自我校驗(yàn)的能力。三、通信規(guī)約設(shè)計(jì)3.1通信幀格式設(shè)計(jì)幀的定義幀格式以以下圖所示。幀由幀頭、包、和FCS及幀尾組成。幀頭為：0 x9E，長度為：1BYTE；幀尾為：0 x9C，長度為：1BYTE。

12、FCS為：16bitCRC（即CRC-16），由Packet形成，不包括幀頭、FCS和幀尾。幀發(fā)送時(shí)，高字節(jié)在前，低字節(jié)在后，比方發(fā)送256,先發(fā)送0 x01，再0 x00。幀幀頭包FCS幀尾目的地址包頭數(shù)據(jù)功能碼源地址包長度幀頭源地址目的地址包長度功能碼數(shù)據(jù)FCS幀尾信息包的定義:包由包頭和數(shù)據(jù)組成。包頭：目的地址、源地址、包長度和功能碼組成。3.2通信的過程功能碼下行用途功能碼上行用途01H發(fā)出連接命令02H回答連接03H遙控選擇04H遙控執(zhí)行05H遙控反校06H遙控撤掉07H遙信08H遙信09H遙測0AH遙測0BHSOE0CHSOE0DH越限信息10H越限信息12H復(fù)位命令13H回答復(fù)位

13、命令14H遙測、遙信15H遙測、遙信幀頭目的地址源地址包長度功能碼數(shù)據(jù)FCS幀尾源地址為主站號(hào)：0 x00，長度為：1BYTE；目的地址為現(xiàn)場IED設(shè)備編號(hào)對(duì)應(yīng)地址代碼，由于要求通信管理機(jī)能同時(shí)和n（n-完滿版學(xué)習(xí)資料分享-=WORD完滿版-可編寫-專業(yè)資料分享=30）個(gè)IED進(jìn)行通信，即IED編號(hào)030，對(duì)應(yīng)地址代碼為0 x100 x2E，長度為1BYTE。由于遙信量、遙控量、遙測量、越限、SOE、全報(bào)文幀結(jié)構(gòu)中幀頭、幀尾、目的地址、源地址、FCS均相同（功能碼上表已給出），差異只在于數(shù)據(jù)和包長度（依照實(shí)質(zhì)要求確定其大?。?，故只要設(shè)計(jì)各自幀結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以下是詳細(xì)幀結(jié)構(gòu)中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

14、（1）遙測幀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方式個(gè)數(shù)編號(hào)1編號(hào)n個(gè)數(shù)：主站所要采集的信息量的數(shù)目，數(shù)目為12個(gè)；占1BYTE；編號(hào)：遙信信息量的編號(hào)，編號(hào)為112；1BYTE；方式：表示發(fā)送的遙測量是依照默認(rèn)序次依次發(fā)送的遙測量。（2）遙控幀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方編號(hào)編號(hào)個(gè)數(shù)狀態(tài)狀態(tài)式1n個(gè)數(shù)：開關(guān)量的個(gè)數(shù)；占1BYTE；編號(hào)：開關(guān)量的編號(hào)；占1BYTE；方式：表示發(fā)送的開關(guān)量是按序次依次發(fā)送全部；占1BYTE。狀態(tài)：反響各開關(guān)狀態(tài)的改變；00表示開關(guān)由合到分，01表示開關(guān)由分到合，占1BYTE；下行遙信數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式個(gè)數(shù)編號(hào)1編號(hào)n個(gè)數(shù)：主站所要采集的信息量的數(shù)目，數(shù)目為20；占1BYTE；編號(hào)：采集量的編號(hào)，編號(hào)為12

15、0；1BYTE；方式：表示發(fā)送的遙信量是按序次依次發(fā)送的遙信量?？赡苁侨浚部赡苁潜厝环秶鷥?nèi)的；占1BYTE。（4）SOE下行幀結(jié)構(gòu)中無數(shù)據(jù)。（5）下行越限幀結(jié)構(gòu)中無數(shù)據(jù)。；目的地址即主站地址為00H，占1BYTE；源地址即現(xiàn)場設(shè)備地址為10H2EH，占1BYTE；（1）遙信幀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方式個(gè)數(shù)編號(hào)1數(shù)值.編號(hào)n數(shù)值個(gè)數(shù)：主站所要采集的信息量的數(shù)目，占1BYTE；編號(hào)：開關(guān)量的編號(hào)；1BYTE；數(shù)值：反響各個(gè)開關(guān)的狀態(tài)，00H表示開關(guān)由合到分，01H表示開關(guān)由分到合；-完滿版學(xué)習(xí)資料分享-=WORD完滿版-可編寫-專業(yè)資料分享=方式：表示發(fā)送的遙信量是全部按默認(rèn)序次依次傳達(dá)的遙信量；占1BY

16、TE。（2）遙測幀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方式個(gè)數(shù)編號(hào)1數(shù)值.編號(hào)n數(shù)值個(gè)數(shù)：主站所要采集的信息量的數(shù)目；占1BYTE；編號(hào)：信息量的編號(hào)；占1BYTE；數(shù)值：反響測得各個(gè)信息量的值，占1BYTE；方式：表示發(fā)送的遙測量是全部按默認(rèn)序次依次發(fā)送的，占1BYTE。（3）遙控幀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方式個(gè)數(shù)編號(hào)1狀態(tài).編號(hào)n狀態(tài)個(gè)數(shù)：現(xiàn)場設(shè)備開關(guān)的個(gè)數(shù)；占1BYTE；編號(hào)：開關(guān)量的編號(hào)；占1BYTE；方式：表示發(fā)送的開關(guān)量依照默認(rèn)序次依次傳達(dá)，但有可能是全部，也有可能是全部范圍內(nèi)；占1BYTE。狀態(tài)：反響各開的狀態(tài)的改變；00表示開關(guān)由合到分，01表示開關(guān)由分到合；占1BYTE。（4）SOE幀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方式個(gè)數(shù)編號(hào)1狀態(tài)時(shí)

17、間.編號(hào)n狀態(tài)時(shí)間個(gè)數(shù)：發(fā)生變位的開關(guān)的個(gè)數(shù)，占1BYTE；編號(hào)：發(fā)生變位的開關(guān)的編號(hào)，占1BYTE；方式：表示發(fā)送的開關(guān)量是按默認(rèn)序次依次發(fā)送的；占1BYTE。狀態(tài)：反響開關(guān)狀態(tài)的改變；00表示開關(guān)由合到分，01表示開關(guān)由分到合；占1BYTE；時(shí)間：反響發(fā)生開關(guān)變位時(shí)的時(shí)間；包括年、月、日、時(shí)、分、秒，其中年占2BYTE；月、日、時(shí)、分、秒各占1BYTE；共占7BYTE；（5）越限幀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方個(gè)編狀時(shí)編號(hào)時(shí)式數(shù)號(hào)態(tài)n狀態(tài)1間間個(gè)數(shù)：發(fā)生越限報(bào)警的開關(guān)的數(shù)目；占1BYTE；編號(hào)：發(fā)生越限報(bào)警的開關(guān)的編號(hào)；占1BYTE；方式：表示發(fā)送的開關(guān)量是按默認(rèn)序次依次發(fā)送的；占1BYTE。狀態(tài)：反響開關(guān)

18、越限的種類；40H表示越告警上限，41H表示越告警下限，42H表示越上復(fù)位限，43H表示越下復(fù)位限。時(shí)間：反響開關(guān)量發(fā)生越限時(shí)的時(shí)間；包括年、月、日、時(shí)、分、秒，其中年占2BYTE；月、日、時(shí)、分、秒各占1BYTE；共占7BYTE；.下行全報(bào)文數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)YX量YX量.YX量YC量YC量.YC量編號(hào)編號(hào)n個(gè)數(shù)編號(hào)編號(hào)n-完滿版學(xué)習(xí)資料分享-=WORD完滿版-可編寫-專業(yè)資料分享=個(gè)數(shù)11上行全報(bào)文數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)：YXYX狀YX狀YCYC數(shù)YC數(shù)特別量個(gè)量編態(tài)量編態(tài)量量編值量編值標(biāo)志個(gè)數(shù)號(hào)1號(hào)n數(shù)號(hào)1號(hào)n位特別標(biāo)志位：開關(guān)位發(fā)生異常時(shí)的標(biāo)志，即發(fā)生SOE和越限；有SOE時(shí)，用E1H表示，無SOE時(shí)，用E

19、2H表示；發(fā)生開關(guān)量越限時(shí)，用E3H表示，無開關(guān)量越限時(shí)，用E4H表示；既有SOE又有越限時(shí)，用EEH表示；兩個(gè)都沒有時(shí)，用E0H表示；占1BYT.四、程序流程圖的設(shè)計(jì)-完滿版學(xué)習(xí)資料分享-=WORD完滿版-可編寫-專業(yè)資料分享=1、IED通信傳輸和接受的流程圖接收數(shù)據(jù)校驗(yàn)結(jié)果=傳輸數(shù)據(jù)讀取命令剖析執(zhí)行命令CRC校驗(yàn)子程序圖查表法，是使用起初算好的CRC值，直接查出CRC值，因此，它是基于字節(jié)或字操作，防備了耗時(shí)的位運(yùn)算。這就決定了它的速度會(huì)增加，由此帶來功耗降低的好處，可這是以付出內(nèi)存為代價(jià)的，由于，必定起初在程序中存在一個(gè)CRC值與其索引值有一個(gè)一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。不像逐位法那樣，每次移入一個(gè)位，就進(jìn)行運(yùn)算，查表法師每次移入一個(gè)位元組，獲取索引值，爾后，與這個(gè)索引值做異或運(yùn)算。大概的看起來，所用的時(shí)間為逐位法的1/5（詳細(xì)依照計(jì)算機(jī)的指令周期而定）左右。八位數(shù)據(jù)CRC查表流程圖以下：-完滿版學(xué)習(xí)資料分享-=WORD完滿版-可編寫-專業(yè)資料分享=開始