通信管理機和IED通信規(guī)約通信管理機通信程序模塊設(shè)計

1、=WORD完滿版-可編寫-專業(yè)資料分享=配電網(wǎng)自動化技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書題目姓名設(shè)計內(nèi)容與要求通信管理機和IED通信規(guī)約及通信管理機通信程序模塊設(shè)計學(xué)號專業(yè)班級1背景IED裝置變電站自動化系統(tǒng)，寬泛采用分布式的督查和控制系統(tǒng)。各種和通信管理機進行通信。通信管理機實現(xiàn)IED信息集結(jié)和控制命令的下達。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)計內(nèi)容和要求設(shè)計用于實現(xiàn)IED和通信管理機的通信規(guī)約，規(guī)約采用呼喊式應(yīng)答規(guī)約，實現(xiàn)YC、YX、YK及SOE和越限信息的傳達。用循環(huán)冗余校環(huán)環(huán)環(huán)行校環(huán)。每

2、個IEDYC量12個，YX量20。設(shè)計IED的通信程序詳細內(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)計出幀結(jié)構(gòu)。設(shè)計出每一類信息的傳達幀格式。依照信息的傳達重要性確定信息的傳達原則。，校驗方式采用CRC-16校驗方式。生成多項式g(x)=x16+x15+x5+1設(shè)計通信管理機傳輸和接收數(shù)據(jù)的程序流程，并畫出流程圖。6）設(shè)計CRC-16校驗碼生成和校驗流程圖。7）撰寫設(shè)計報告。起止時間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)計內(nèi)容和設(shè)計思路.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6四、程序流程圖設(shè)計10五、設(shè)計總結(jié)14參照文件.一、前言1、設(shè)計背景電力系統(tǒng)：是由大量的發(fā)電機、變壓器、電力線路和負荷等設(shè)備有機的組成，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部分組成。而本課程設(shè)計就是配電網(wǎng)系統(tǒng)里所研究的內(nèi)容里的一個方面，即：站控通信規(guī)約和IED通信程序設(shè)計。IED智能電子設(shè)備：由一個或多個微辦理器組成，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：微辦理器和，擁有通信接口，擁有獨馬上鐘?，F(xiàn)代自動化系統(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、何時通信，都必定在通信的實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。變電站綜合自動化分為兩層：變電站層和現(xiàn)場層。低電壓等級的變電站：智能電子設(shè)備保護和監(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，對于一個網(wǎng)絡(luò)來說有重視要的作用，一個網(wǎng)絡(luò)若是通信規(guī)約出現(xiàn)了錯誤，將會凌亂不堪。本次課程設(shè)計的目的是經(jīng)過對設(shè)計用于通信管理機和IE

5、D通信的規(guī)約來熟悉變電站自動化系統(tǒng)的信息的通信方式的原理。經(jīng)過對規(guī)約中隊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、以及依照信息的傳達重要性確定信息的傳達原則、校驗方式的選擇和程序流程圖的設(shè)計。2、設(shè)計目的-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）、加深對配電網(wǎng)自動化課程中基本看法和計算方法的掌握和理解。2）、掌握信息傳達幀結(jié)構(gòu)的設(shè)計。3）、理解掌握循環(huán)碼督查碼的計算方法，循環(huán)碼的生成多項式。4）、掌握用查表法實現(xiàn)CRC-16校驗碼生成和校驗。5）、認識主機規(guī)約傳輸和接收的程序流程，并畫出流程圖。二、設(shè)計內(nèi)容及思路2.1設(shè)計內(nèi)

6、容：設(shè)計用于實現(xiàn)IED和通信管理機的通信規(guī)約，規(guī)約采用呼喊式應(yīng)答規(guī)約，實現(xiàn)YC、YX、YK及SOE和越限信息的傳達，并用循環(huán)冗余校驗碼進行校驗。每個IEDYC量12個，YX量20。設(shè)計通信管理機中的通信主控程序流程圖，通信管理機能同時和n（n30）個IED進行通信。詳細內(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)計出幀結(jié)構(gòu)。設(shè)計出每一類信息的傳達幀格式。依照信息的傳達重要性確定信息的傳達原則。，校驗方式采用CRC-16校驗方式。生成多項式g(x)=x16+x15+x5+1。用查表法實現(xiàn)CRC-16校驗碼生成和校驗，并設(shè)計CRC校驗子程序流程圖。設(shè)計主機規(guī)約傳輸和接收的程序流

7、程圖。2.2設(shè)計思路及原理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（報送數(shù)據(jù)），主站主動，依此輪流咨詢各個子站。如被咨詢的子站無數(shù)據(jù)傳達，就轉(zhuǎn)向咨詢下一子站。如被咨詢的子站又數(shù)據(jù)發(fā)送，一般就在數(shù)據(jù)送完后再轉(zhuǎn)向咨詢下一個子站應(yīng)答式規(guī)約的特點是：RTU有問必答，當(dāng)RTU收到主機盤問命令后，必定在規(guī)定的時間內(nèi)應(yīng)答，否則視為本次通信失敗。RTU無問不答，當(dāng)RTU未收到主機盤問命令時，絕對不相同意主動上報信應(yīng)答規(guī)約的優(yōu)點：允好多臺RTU以供線的方式共用一個通道，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，既可以采用點對點方式，又能夠采用一點多址或環(huán)形結(jié)構(gòu)，因此通道適應(yīng)性強。2、遙控：調(diào)換端MS應(yīng)用通信技術(shù)，經(jīng)過通信通道對遠方廠、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：將遠方廠、站需要測量的被測量，應(yīng)用FTU中的微機采樣并預(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、頻率及一些需要認識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：將遠方廠、站的設(shè)備運行狀態(tài)信號、保護信號、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，儲蓄并顯示。5、越限電力系統(tǒng)運行時，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，功率傳達不能夠太高，當(dāng)電襟懷高出必然的范圍時，對其參數(shù)應(yīng)及時進行檢查，如超越限值，應(yīng)進行警告。告警上限：當(dāng)模擬量變化高出此值時，進行告警并記錄。告警下線：當(dāng)模擬量變化低于此值時，進行告警并記錄。上復(fù)位限：低于告警上限的一個值，當(dāng)值低于此值時，認為模擬量恢復(fù)正常。下復(fù)位限：高于告警下限的一個值，當(dāng)值高于此值時，認為模擬量恢

10、復(fù)正常。若是運行參數(shù)由于某些原因在限值周邊顛簸時，就會出限越限和復(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)運行參數(shù)超越上限，圖中的a點時，判為越上限，可發(fā)出越上限告警信號。此后當(dāng)運行參數(shù)回落到b點以下，才判為復(fù)限，而兩外的1、2兩點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)生變化的時刻的先后序次。7、循環(huán)碼校驗循環(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、檢錯糾錯能力強的循環(huán)碼來。由于循環(huán)碼的編碼和檢錯方法簡單

11、，而且擁有了好多有效的糾錯方法，因此獲取了寬泛的應(yīng)用。生成CRC碼的基根源理：任意一個二進制位串組成的代碼都能夠和一個系數(shù)僅為?0和?1取值的多項式一一對應(yīng)。實現(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，獲取一個新的數(shù)據(jù)，而這個新的數(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)，因此這個新數(shù)據(jù)擁有自我校驗的能力。三、通信規(guī)約設(shè)計3.1通信幀格式設(shè)計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，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：0 x00，長度為：1BYTE；目的地址為現(xiàn)場IED設(shè)備編號對應(yīng)地址代碼，由于要求通信管理機能同時和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IED進行通信，即IED編號030，對應(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（依照實質(zhì)要求確定其大?。手灰O(shè)計各自幀結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以下是詳細幀結(jié)構(gòu)中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計。

14、（1）遙測幀結(jié)構(gòu)的設(shè)計方式個數(shù)編號1編號n個數(shù)：主站所要采集的信息量的數(shù)目，數(shù)目為12個；占1BYTE；編號：遙信信息量的編號，編號為112；1BYTE；方式：表示發(fā)送的遙測量是依照默認序次依次發(fā)送的遙測量。（2）遙控幀結(jié)構(gòu)的設(shè)計方編號編號個數(shù)狀態(tài)狀態(tài)式1n個數(shù)：開關(guān)量的個數(shù)；占1BYTE；編號：開關(guān)量的編號；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)計方式個數(shù)編號1編號n個數(shù)：主站所要采集的信息量的數(shù)目，數(shù)目為20；占1BYTE；編號：采集量的編號，編號為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。可能是全部，也可能是必然范圍內(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)計方式個數(shù)編號1數(shù)值.編號n數(shù)值個數(shù)：主站所要采集的信息量的數(shù)目，占1BYTE；編號：開關(guān)量的編號；1BYTE；數(shù)值：反響各個開關(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序次依次傳達的遙信量；占1BY

16、TE。（2）遙測幀結(jié)構(gòu)的設(shè)計方式個數(shù)編號1數(shù)值.編號n數(shù)值個數(shù)：主站所要采集的信息量的數(shù)目；占1BYTE；編號：信息量的編號；占1BYTE；數(shù)值：反響測得各個信息量的值，占1BYTE；方式：表示發(fā)送的遙測量是全部按默認序次依次發(fā)送的，占1BYTE。（3）遙控幀結(jié)構(gòu)的設(shè)計方式個數(shù)編號1狀態(tài).編號n狀態(tài)個數(shù)：現(xiàn)場設(shè)備開關(guān)的個數(shù)；占1BYTE；編號：開關(guān)量的編號；占1BYTE；方式：表示發(fā)送的開關(guān)量依照默認序次依次傳達，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)計方式個數(shù)編號1狀態(tài)時

17、間.編號n狀態(tài)時間個數(shù)：發(fā)生變位的開關(guān)的個數(shù)，占1BYTE；編號：發(fā)生變位的開關(guān)的編號，占1BYTE；方式：表示發(fā)送的開關(guān)量是按默認序次依次發(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；時間：反響發(fā)生開關(guān)變位時的時間；包括年、月、日、時、分、秒，其中年占2BYTE；月、日、時、分、秒各占1BYTE；共占7BYTE；（5）越限幀結(jié)構(gòu)的設(shè)計方個編狀時編號時式數(shù)號態(tài)n狀態(tài)1間間個數(shù)：發(fā)生越限報警的開關(guān)的數(shù)目；占1BYTE；編號：發(fā)生越限報警的開關(guān)的編號；占1BYTE；方式：表示發(fā)送的開關(guān)量是按默認序次依次發(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。時間：反響開關(guān)量發(fā)生越限時的時間；包括年、月、日、時、分、秒，其中年占2BYTE；月、日、時、分、秒各占1BYTE；共占7BYTE；.下行全報文數(shù)據(jù)的設(shè)計YX量YX量.YX量YC量YC量.YC量編號編號n個數(shù)編號編號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=個數(shù)11上行全報文數(shù)據(jù)設(shè)計：YXYX狀YX狀YCYC數(shù)YC數(shù)特別量個量編態(tài)量編態(tài)量量編值量編值標(biāo)志個數(shù)號1號n數(shù)號1號n位特別標(biāo)志位：開關(guān)位發(fā)生異常時的標(biāo)志，即發(fā)生SOE和越限；有SOE時，用E1H表示，無SOE時，用E

19、2H表示；發(fā)生開關(guān)量越限時，用E3H表示，無開關(guān)量越限時，用E4H表示；既有SOE又有越限時，用EEH表示；兩個都沒有時，用E0H表示；占1BYT.四、程序流程圖的設(shè)計-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)校驗結(jié)果=傳輸數(shù)據(jù)讀取命令剖析執(zhí)行命令CRC校驗子程序圖查表法，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，防備了耗時的位運算。這就決定了它的速度會增加，由此帶來功耗降低的好處，可這是以付出內(nèi)存為代價的，由于，必定起初在程序中存在一個CRC值與其索引值有一個一一對應(yīng)的關(guān)系。不像逐位法那樣，每次移入一個位，就進行運算，查表法師每次移入一個位元組，獲取索引值，爾后，與這個索引值做異或運算。大概的看起來，所用的時間為逐位法的1/5（詳細依照計算機的指令周期而定）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