W77E58在RTU遙信單元中的應用

W77E58 是中國臺灣的華邦電子公司（WinBond）推出的高速、高集成、增強型MCS-51系列高性能的單片機。使用W77E58時(shí)，系統速度要比傳統51系列單片機快2.5倍左右。工作頻率為40MHz的W77E58相當于100MHz左右的8051；加上其內置32KB可重復編程的Flash EPROM，1KB用MOV指令訪(fǎng)問(wèn)的內部SRAM（節省了16條數據/地址I/O口線(xiàn)），以及2個(gè)增強型全雙工串行口和較低的價(jià)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(jiǎn)潔、低成本系統應用的高性能單片機。

1 RTU遙信單元簡(jiǎn)介

電網(wǎng)調度自動(dòng)化中遠動(dòng)測控系統通過(guò)安裝于各個(gè)廠(chǎng)站內的RTU（遠動(dòng)終端設備）采集各機組各變壓器等電力設備輸出功率、各線(xiàn)路潮流和各母線(xiàn)電壓等實(shí)時(shí)數據以及各斷路器、刀閘開(kāi)關(guān)等實(shí)時(shí)狀態(tài)，再通過(guò)遠動(dòng)通信通道傳送給遠方監控調度室；同時(shí)RTU響應遠方監控調試室下達的各項命令，完成各種設備控制操作，實(shí)現四遙（遙測、遙信、遙控、遙調）等功能，達到無(wú)人值守和電網(wǎng)調度自動(dòng)化等目的。

遙信單元為RTU設備中重要的組成部分，負責完成電力設備、機組各控制開(kāi)關(guān)、位置/行程開(kāi)關(guān)等的實(shí)時(shí)狀態(tài)的收集、產(chǎn)生相應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)行累積計數等功能，實(shí)現“四遙”中的“遙信”功能。

RTU系統對每一遙信單元的要求：

監測遙信通道數量64個(gè)

SOE（事件順序記錄）分辨率≤2.0ms

不同遙信單元間時(shí)鐘相差≤1.0ms

通信端口（EIA RS485）2個(gè)

通信速率19.2kbps

綜合考慮系統要求、速度、結構及成本等因素，我們選用了W77E58為遙信單元的主嵌入控制芯片。

2 W77E58在遙信單元中的應用

由以上要求可以看出，RTU遙信單元中單片機設計的難點(diǎn)在于系統要求遙信通道事件的高時(shí)鐘分辨率和所需管理通道數量大，且工作量較多。

每一個(gè)通道都要進(jìn)行狀態(tài)變位判定（是由開(kāi)到關(guān)還是由關(guān)到開(kāi)），根據本通道消抖時(shí)間定值作消抖處理。消抖完畢后，再根據本通道性質(zhì)定值判定是否產(chǎn)生 SOE報告或作脈沖計數工作。產(chǎn)生SOE報告的需狀態(tài)變位發(fā)生時(shí)間、通道號、變位過(guò)程等信息寫(xiě)入SOE緩存區，以備RTU通過(guò)RS485通信提??；為脈沖計數的通道作脈沖計數處理，并根據命令作脈沖計數凍結保存處理等。

所以，軟硬件設計的重點(diǎn)是如何盡量提高系統處理速度和效率，減少不必要等待、空操作和無(wú)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(wèn)題，所以RAM資源分配、程序設計等一切以時(shí)間優(yōu)先為主考慮。

遙信單元硬件結構如圖1所示。

64 路監測通道開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號經(jīng)過(guò)2級光電隔離后通過(guò)8片SN74245切換到W77E58 P0口作為狀態(tài)信號輸入；同時(shí)64路隔離后的狀態(tài)信號通過(guò)8片SN74373鎖存保留后以原始狀態(tài)身份與實(shí)時(shí)狀態(tài)信號分別輸入到8片SN74519八位數字比較器的A、B端，8片SN74519的輸出（有4路經(jīng)1片SN7408兩輸入端門(mén)相與后）成為W77E58外部中斷INT0～INT5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，可大大提高了系統對變位的響應速度，同時(shí)使軟件判別工作量大為減少，運行時(shí)間得以滿(mǎn)足系統要求。