基于串口通訊的維護(hù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與開發(fā)

1、基于串口通訊的維護(hù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與開發(fā)劉大鵬，朱毅明(華北計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程研究所，北京100083)0引言隨著我國核電站發(fā)展春天的到來，“核電站數(shù)字化控制保護(hù)系統(tǒng)”的數(shù)字化和國產(chǎn)化要求也愈加強(qiáng)烈。在保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，需要對(duì)其進(jìn)行下裝、參數(shù)定值整定和監(jiān)控操作，其目的一方面是實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)該系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，另一方面，就是為了使該系統(tǒng)運(yùn)行在最佳的狀態(tài)下。以上操作可以通過串口(RS-485)組建成的維護(hù)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。該維護(hù)網(wǎng)絡(luò)可作為獨(dú)立的模塊存在，并提供給不同的劉大鵬，朱毅明(華北計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程研究所，北京 100083)0 引言隨著我國核電站發(fā)展春天的到來，“核電站數(shù)字化控制保護(hù)系統(tǒng)”的數(shù)字化和國產(chǎn)化要求也愈

2、加強(qiáng)烈。在保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，需要對(duì)其進(jìn)行下裝、參數(shù)定值整定和監(jiān)控操作，其目的一方面是實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)該系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，另一方面，就是為了使該系統(tǒng)運(yùn)行在最佳的狀態(tài)下。以上操作可以通過串口(RS-485)組建成的維護(hù)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。該維護(hù)網(wǎng)絡(luò)可作為獨(dú)立的模塊存在，并提供給不同的應(yīng)用軟件使用。當(dāng)應(yīng)用軟件的需求變更時(shí)，只需要更新一下維護(hù)網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)，即可滿足以上變化，所以該維護(hù)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的靈活性和適用性。1 系統(tǒng)主要名詞的含義以下是對(duì)該維護(hù)網(wǎng)絡(luò)主要名詞進(jìn)行的解釋：1數(shù)字化控制保護(hù)系統(tǒng)：其英文為nuclear-reaction protection system (簡稱：RPS)2下裝：將配置和算法文件下載

3、到RPS的控制器中，使RPS按照指定的配置和邏輯運(yùn)行。Download And Check Environment(簡稱：DANCE)。3參數(shù)定值整定：修改RPS控制器參數(shù)變量的當(dāng)前值，以使RPS運(yùn)行在最佳的狀態(tài)下。Parameter Tuning Environment(簡稱：PATENT)。4監(jiān)視：在RPS運(yùn)行過程中，通過維護(hù)網(wǎng)絡(luò)查看各個(gè)控制器變量當(dāng)前值，以達(dá)到實(shí)時(shí)檢查和監(jiān)視目的。Real Time Monitor(簡稱：MONITOR)。5維護(hù)網(wǎng)絡(luò)：用于提供下裝、參數(shù)定值整定和監(jiān)視服務(wù)的串口通訊網(wǎng)絡(luò)。Soft GatewayServer (簡稱SGS)。圖1所示是維護(hù)網(wǎng)絡(luò)(SGS)在RP

4、S中的位置以及和RPS相關(guān)部分之間的關(guān)系圖。2 維護(hù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的制定2.1 串口參數(shù)的設(shè)置及數(shù)據(jù)包格式表1所列是對(duì)RS-485串口參數(shù)進(jìn)行配置的具體說明。本文的維護(hù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議部分定義了通訊數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)，在數(shù)據(jù)通訊過程中，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)都要以一個(gè)完整的數(shù)據(jù)包進(jìn)行組織。其數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)如圖2所示。2.2 通訊協(xié)議通訊協(xié)議部分定義了表2所列的所有通訊服務(wù)。在通訊過程中，根據(jù)不同的需求，對(duì)每類相同或相關(guān)數(shù)據(jù)的交互進(jìn)行抽象，并把它們定義成若干服務(wù)。由于選擇其中某些服務(wù)的組合可以完成某一項(xiàng)維護(hù)功能(例如下裝、參數(shù)整定和監(jiān)視)。這樣就大大增強(qiáng)了通訊協(xié)議的靈活性。通訊過程采用一對(duì)一的”應(yīng)一答”機(jī)制來監(jiān)控每一包數(shù)據(jù)的有

5、效性，以達(dá)到有效通訊的目的。通訊服務(wù)按照角色可分為兩類：一類為請(qǐng)求服務(wù)；另一類為應(yīng)答服務(wù)。每一個(gè)請(qǐng)求服務(wù)都可以和一個(gè)或幾個(gè)應(yīng)答服務(wù)相對(duì)應(yīng)，表3所列為請(qǐng)求服務(wù)和應(yīng)答服務(wù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。2.3 通訊狀態(tài)圖使用“狀態(tài)機(jī)”的形式可對(duì)通訊過程進(jìn)行控制和約束，圖3給出了通訊過程的總狀態(tài)圖，圖4為下裝通風(fēng)狀態(tài)分圖。圖5和圖6分別為參數(shù)整定和監(jiān)視模塊的分狀態(tài)圖。這些圖中的“圓圈”表示某個(gè)通訊狀態(tài)，“箭頭”表示狀態(tài)變遷發(fā)生的條件或者命令。3 維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)通?？梢詫GS封裝成動(dòng)態(tài)鏈接庫(SGSdll)提供給下裝、參數(shù)整定和監(jiān)視等應(yīng)用軟件使用(SGSdll導(dǎo)出一個(gè)接口類供應(yīng)用軟件使用)，這樣做的好處是可將串口通訊的功能進(jìn)行整合，以達(dá)到軟件復(fù)用之目的。圖7所示為SGS邏輯關(guān)系圖，通過它可以對(duì)通訊任務(wù)進(jìn)行分層處理。圖中的數(shù)據(jù)交互層為SGSdll的接口類，通過該類可給應(yīng)用程序提供通訊服務(wù)；數(shù)據(jù)處理層可分析并且存儲(chǔ)上行（指RPS控制器到RPS應(yīng)用軟件方向）和下行（指RPS應(yīng)用軟件方向到RPS控制器）的數(shù)據(jù)；串口通訊層可以用來配置串口資源、控制通訊狀態(tài)機(jī)的跳轉(zhuǎn)、同時(shí)可以用來控制數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等。4 結(jié)束語維護(hù)網(wǎng)格是核電站數(shù)字化控制保