遠程電能計量系統的設計與實(shí)現

1　引言

隨著(zhù)電力系統自動(dòng)化程度的提高，以及計算機技術(shù)在電力系統中日益廣泛的應用。傳統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(wú)法適應新的形勢要求。建立一套高精度、穩定可靠、自動(dòng)化程度高的電能量自動(dòng)計量系統具有實(shí)際應用意義?？煽?、及時(shí)的將各數據指標量從廠(chǎng)站端送入主站的數據庫，供后臺計算分析、報表輸出，是該系統正常運行的關(guān)鍵。而這部分功能是由遠程數據采集子系統所實(shí)現的。下面，筆者將結合現場(chǎng)實(shí)際情況介紹該子系統的結構和設計方法，并就如何在Delphi5.0下編寫(xiě)該部分的通信軟件進(jìn)行詳細闡述。

2　系統結構

本數據采集子系統由電能表、電能量采集器、前置機、通信通道、數據庫服務(wù)器等硬件設備組成。系統結構如圖1所示。采集器為東方電子CLL064型，通過(guò)RS485總線(xiàn)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據(包括分時(shí)電量、瞬時(shí)量、需量、失壓斷相量等)，將其在存儲區中保存一定時(shí)間，并隨時(shí)接受主站命令將數據打包上傳。前置機采用一般PC機，通過(guò)MoxaC168H/PCI多串口卡擴展至1-10個(gè)串口，分別接多個(gè)Modem經(jīng)各種通信通道(包括電力載波、微波、公用電話(huà)網(wǎng)等)與采集器進(jìn)行通信。前置機對采集器上傳數據進(jìn)行相應處理后，通過(guò)DelphiBDE(Borland數據庫引擎)存入網(wǎng)絡(luò )數據庫服務(wù)器(Sybase Adaptive Server 12.1)，供其它子系統查詢(xún)計算。

3　通信軟件的設計

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

利用Windows API函數讀寫(xiě)串口即通過(guò)調用API函數中CreateFile、ReadFile、WriteFile等函數操作串口;嵌入匯編要進(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(xiě)大量的底層函數，增大了編程的工作量。而后兩種方法對API函數進(jìn)行了很好的封裝，程序員只需設置一些簡(jiǎn)單的屬性，調用少數直觀(guān)、簡(jiǎn)易的函數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(lái)。下面將對如何利用Microsoft ActiveX通信控件MSComm.OCX進(jìn)行收發(fā)數據作詳細介紹。

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(diǎn)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(gè)基本屬性，其它屬性請參閱MSDNLibrary VisualStudio 6.0。

屬性 描述

CommPort 設置并返回通訊端口號。

Settings 設置并返回波特率、奇偶校驗、數據位、停止位。

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

Input 從接收緩沖區返回和刪除字符。

Output 向傳輸緩沖區寫(xiě)數據。

3.3　通信的實(shí)現

(1)發(fā)送數據

要想利用控件發(fā)送數據只需調用其Output屬性向串口中寫(xiě)入數據。例如，

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

上述代碼將二進(jìn)制流‘123’通過(guò)串口1發(fā)送出去。

(2)接收數據

接收數據按照接收數據的類(lèi)型分兩種形式，即如上述的字符串和二進(jìn)制流類(lèi)型。通過(guò)改變InputMode屬性來(lái)區分，當其值為comInputModeText時(shí)表示以文本方式取回數據;當其值為comInputModeBinary時(shí)表示以二進(jìn)制方式取回數據。

接收數據按照接收的方式也分兩種形式。1)事件驅動(dòng)的方式：當MSComm代表的串口收到Rthreshold個(gè)字符時(shí)會(huì )觸發(fā)OnComm事件。因此只需通過(guò)添加OnComm事件代碼來(lái)處理所收到的Rthreshold個(gè)字符即可實(shí)現。2)查詢(xún)方式：以一定的時(shí)間間隔循環(huán)檢測接受緩沖區，即通過(guò)InBufferCount的值來(lái)判斷是否收到指定的字符數。

3.4　通信協(xié)議的說(shuō)明

通信協(xié)議采用IEC60870-5-102《電力系統中傳輸電能量配套標準》。目前，各公司開(kāi)發(fā)的電能量采集裝置已逐步向該規約靠攏。下面就該規約的字節、幀格式進(jìn)行說(shuō)明。

每個(gè)字節有一個(gè)開(kāi)始位(二進(jìn)制0)，八個(gè)信息位，一個(gè)偶校驗位和一個(gè)終止位(二進(jìn)制1)。

本規約采用3種基本的數據幀：?jiǎn)巫止澋腅5H幀，10H開(kāi)頭的固定長(cháng)度幀，68H開(kāi)頭的可變長(cháng)幀。如下所示：

4 程序實(shí)例

本軟件由兩部組成：一部分是主線(xiàn)程，它負責處理主窗口的消息，對用戶(hù)的輸入進(jìn)行響應。另一部分是通信線(xiàn)程，它負責與采集器的通信，由主線(xiàn)程控制其產(chǎn)生和終止。運行時(shí)，主線(xiàn)程根據數據庫中的參數定時(shí)生成抄表任務(wù)，產(chǎn)生通信線(xiàn)程，在這種方式下主線(xiàn)程可控制多個(gè)通信線(xiàn)程同時(shí)運行，從而實(shí)現定時(shí)對多臺采集器同時(shí)抄錄。另外，主線(xiàn)程還進(jìn)行監聽(tīng)服務(wù)，網(wǎng)絡(luò )上的其它工作站籍此可通過(guò)TCP/IP套接字與其通信，產(chǎn)生通信線(xiàn)程從而實(shí)現隨時(shí)抄表。下面給出通信線(xiàn)程的實(shí)現過(guò)程。

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