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　　李紅梅 （1986-）

　　女，江蘇沛縣人，中國傳媒大學(xué)碩士研究生在讀，研究方向為信號與信息處理專業(yè)自動控制技術(shù)。

　　摘要：建立供電網(wǎng)工況參數(shù)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)，對于保證供電網(wǎng)的供電質(zhì)量具有重要的意義。供電網(wǎng)工況參數(shù)主要有電壓、電流、功率、功率因數(shù)等參數(shù)。本文設(shè)計的供電網(wǎng)工況參數(shù)SCADA系統(tǒng)在設(shè)計中采用了鼎升力創(chuàng)公司生產(chǎn)的電量采集模塊R-8073N，監(jiān)控軟件采用Delphi 7設(shè)計。

　　關(guān)鍵詞：電量采集模塊；RS-232；Delphi

　　Abstract: It is a vital significance to set up a supervision, control and data acquisition system (SCADA) of the power grid running status. The main parameters of the power grid running status are voltage, current, power and power factor, etc. The SCADA system presented in this paper adopts  a module R-8073N produced by DingShengLiChuang company, and the monitoring software is developed in Delphi 7.

　　Key words: Power Parameter Module; RS-232; Delphi

　　1 前言

　　供電網(wǎng)工況參數(shù)SCADA系統(tǒng)設(shè)計，即對電量參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。使供電所可以及時地了解電參數(shù)的變化情況，即電網(wǎng)運行的狀況，同時監(jiān)測這些供電系統(tǒng)的工況參數(shù)，一邊記錄這些工況參數(shù)，對于超過、低于閾值的電壓/電流給出報警信號，并對不正常的運行情況給予斷電處理，保證供電的安全，達(dá)到監(jiān)控的目的。

　　針對目前配網(wǎng)自動化和遠(yuǎn)程電量采集系統(tǒng)的現(xiàn)狀，本文討論的是通過控制器，對電量采集模塊進行控制，使其通過對輸入指令的辨別，得到用戶需要的數(shù)據(jù)，并且對采集來的數(shù)據(jù)進行處理，分別得到三相電壓和三相電流，如果需要還可以讀取電功率等工礦參數(shù)，最后可以以圖表的形式實時顯示，使用戶可以清楚地看到整個線路的變化過程，同時對設(shè)定的報警進行檢測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)報警時發(fā)出報警信號。

　　本設(shè)計使用的軟件為Delphi，硬件為電量采集模塊，以及串口通信等，需要制定相關(guān)的協(xié)議，使其統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化。

　　2 硬件介紹

　　系統(tǒng)主要是采集電壓和電流等工況參數(shù)，對于采集的硬件選用比較成熟的電量采集模塊——R-8073N電量采集模塊，通過使用串口通信對其進行連接到上位機上進行采集參數(shù)。

　　2.1 采集模塊

　　R-8073N 多功能智能電量變送模塊，被測的路數(shù)為三相電流、電壓，1 路DI(3~24VDC(與電源共地)和干節(jié)點輸入可選)，2路DO(最大電壓30V，最大電流30mA，非隔離輸出)。

　　R-8073N支持 RS-485/RS-232 通信接口，采用串行異步通信方式，支持MODBUS/ASCII、ASCII 命令集兩種通信協(xié)議。本文所建設(shè)計主要使用模塊的ASCII 命令的通信方式。

　　命令格式：（Leading）(Address)(Command)(CHK)(cr)

　　響應(yīng)格式：（Leading）(Address)(Data)(CHK)(cr)

　　· 設(shè)定模塊配置參數(shù)指令

　　語法：%AANNTTCCFF[CHK](cr)

　　此命令也可以通過系統(tǒng)自帶的軟件進行設(shè)置。

　　·讀取電壓電流參數(shù)指令

　　語法：#AAA[CHK](cr)

　　2.2 硬件連接圖（如圖所示）

　　同時需注意給數(shù)據(jù)采集模塊加電源，此直流電源需大于12V，小于24V。

　　3 軟件系統(tǒng)設(shè)計

　　使用的開發(fā)軟件是Delphi7.0，Delphi是一種方便，快捷的Windows應(yīng)用程序開發(fā)工具，為程序提供了全新的可視化編程環(huán)境。

　　上位機和采集模塊之間的通信采用串口控件進行，使用 RS-232標(biāo)準(zhǔn)，接線方式采用最簡單的連接三根線 ：通過TXD終端將串行數(shù)據(jù)發(fā)送到 Modem（DTE→DCE）；通過RXD線終端接收從Modem發(fā)來的串行數(shù)據(jù)（DCE→DTE）；還有一個接地端GND。

　　上位機串口的通信使用串口控件進行連接，選用MSComm。提供了兩種處理串行通信的方法：

　　（1）事件驅(qū)動法利用MSComm控件的OnComm事件捕獲并處理通信錯誤或事件，是處理串行端口交互作用的一種非常有效的方法。所以，OnComm事件就是編程的處理過程。

　　（2）查詢法是在每個重要的程序之后查詢MSComm控件的某些屬性（如CommEvent屬性和InBufferCount屬性）的值來檢測事件和通信錯誤。

　　MSComm通信控件提供了一系列標(biāo)準(zhǔn)通信命令的接口，它允許建立串口連接，可以連接到其他通信設(shè)備（如Modem），還可以發(fā)送命令、進行數(shù)據(jù)交換以及監(jiān)視和響應(yīng)在通信過程中可能發(fā)生的各種錯誤和事件，從而可以用它創(chuàng)建全雙工 、事件驅(qū)動的、高效實用的通信程序。

　　在處理數(shù)據(jù)的實時顯示上采用 Tee chart控件，它可以實時的顯示圖像，并且可以對其進行保存，同時在一個chart中可以進行多個圖像的繪制。

　　3.1 設(shè)計思想

　　首先，要對串口進行設(shè)置，包括端口號、波特率、檢驗位、數(shù)據(jù)位、停止位，可以對DTR，RST進行設(shè)置，但是采集模塊只連接了三條線，DTR和 RST不使用，同時，程序運行時，要先對串口進行設(shè)置選擇合適的波特率，采集模塊默認(rèn)的是9600BPS，同時默認(rèn)的停止位是1，無校驗位，在編程的開始使用應(yīng)用程序必須先對模塊進行地址設(shè)置，但本設(shè)計只使用一塊采集模塊，所以使用出場設(shè)置就可以，此應(yīng)用程序為鼎升力創(chuàng)公司提供的設(shè)置軟件。

　　其次，要對采集模塊進行設(shè)置，因為要對超過安全范圍的電壓和電流值進行報警，所以要設(shè)置一個安全范圍的域值，以及采集時間的設(shè)置，最重要的是采集何種參數(shù)，界面上為了演示只采集電壓和電流參數(shù)，其他參數(shù)處理道理是一樣的。

　　接著，設(shè)置好參數(shù)后就要進行串口的打開和采集卡的打開，進行采集數(shù)據(jù)，通過上面兩步，設(shè)置完畢后，打開串口，開始采集，這時發(fā)送定時器啟動，根據(jù)設(shè)置的采集時間的數(shù)值，進行定時的發(fā)送命令給數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊接到命令后，會返回一個應(yīng)答，應(yīng)答的字符串從第2位開始分別是電壓電流的數(shù)值，接下來就對這個字符串進行處理。

　　最后，對采集來的字符串進行分割，分別截取六個參數(shù)，截取的參數(shù)是一個十六進制的四位字符串，先對它進行轉(zhuǎn)換，把這個十六進制的字符串轉(zhuǎn)化為一個十進制的數(shù)據(jù)，有采集模塊的說明書可知，轉(zhuǎn)化為電壓和電流的公式如下：

　　電壓：int(四位十六進制數(shù)) /100.0；

　　電流：int(四位十六進制數(shù)) /1000.0；

　　處理后的數(shù)據(jù)，加上當(dāng)前時間，存入表格，同時把此數(shù)據(jù)添加到繪圖控件，使之可以實時的顯示。
　　
　　3.2 編程過程

　　根據(jù)以上設(shè)計思想，系統(tǒng)程序流程圖如圖2所示，從圖中可以看出操作流程如下：打開系統(tǒng)后，經(jīng)歡迎界面進入系統(tǒng)界面；進入后，首先進行設(shè)置，設(shè)置包括兩個部分：串口設(shè)置和采集卡設(shè)置，它們都有默認(rèn)的參數(shù)，設(shè)置串口時包括端口號、波特率、校驗位、停止位等還有兩個信號線及其指示燈，然后打開串口，這時這些設(shè)置將會傳到控件的設(shè)置，同時串口指示燈變紅，按扭的名稱變?yōu)殛P(guān)閉串口，接著把界面切換到采集卡設(shè)置，輸入采集參數(shù)的上下限，以及采集的參數(shù)，定時采集的時間，最后點擊定時采集，把設(shè)置的參數(shù)傳給后臺處理此時，點擊開始采集，此時定時器啟動，開始定時，按照采集卡設(shè)置的采集時間定時發(fā)送采集指令，這時若沒有錯誤的設(shè)置，模塊就會返回需要的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式為“>7931793179310000000000000000”，其中的“>”表示發(fā)送成功，返回的數(shù)據(jù)有效。

系統(tǒng)程序圖

　　當(dāng)串口得到有效的數(shù)據(jù)后，把該數(shù)據(jù)緩存到一個中間變量字符串中，對這個中間變量進行數(shù)據(jù)處理，從這個返回的數(shù)據(jù)中截取需要的參數(shù)：電壓V1，電壓V2，電壓V3，電流I1，電流I2，電流I3，并進行顯示。顯示分為兩個部分，一個為文本顯示，一個為圖表顯示，文本顯示的格式為：當(dāng)前時間+電壓V1：+ 數(shù)值+電壓V2：+ 數(shù)值+電壓V3：+ 數(shù)值和 當(dāng)前時間+電流I1：+ 數(shù)值+電流I2：+ 數(shù)值+電流I3：+ 數(shù)值+ #13#10，這樣的顯示可以讓用戶清楚地看到電壓和電流的變化；同時，在圖表可以使三相電壓和三相電流很好的實時地顯示出來，更能從感官上看到它們的變化趨勢。結(jié)束采集后，將不再發(fā)送讀取數(shù)據(jù)的命令，此時，可以保存圖表以及數(shù)據(jù)，以便日后查看，即存儲歷史數(shù)據(jù)。

　　其他作者：周春來（1955-），男，河北承德人，工學(xué)博士，教授，研究生導(dǎo)師，曾參與完成國家級項目一項，廣電總局項目一項，省級自然科學(xué)基金項目一項，學(xué)校項目一項，橫向課題一項，教改課題一項；牟春明（1984-）男，山東濰坊人，中國傳媒大學(xué)碩士研究生在讀，研究方向為信號與信息處理專業(yè)自動控制技術(shù)；牟春明（1980-），男，河南安陽人，中國傳媒大學(xué)碩士研究生在讀，研究方向為信號與信息處理專業(yè)自動控制技術(shù)。
　　
　　參考文獻(xiàn)

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