高山无人监控站的系统设计与开发.doc

高山無人監控站的系統設計與開發 1 背景 本系統用來監控杭州﹑溫州﹑寧波等城市的微波站﹐主控站在城市機房﹐受控站則在內地或海邊的山頂﹐環境比較惡劣﹒共有6個主控站﹐每個主控站帶1個受控站﹐採用總線型的主控機和受控機兩級結構﹐通過微波信道(圖1粗黑線所示)在主控機之間傳送數據﹐但在某一時刻只有一台主控機Polling所屬受控機﹐被Polling受控機作應答處理﹐其餘主控機處於偵聽(Listen)狀態﹒主控機Polling完所屬受控機後﹐轉移Polling權﹐由下一台主控機接管Polling權……如此循環﹒監控內容主要包括柴油發電機﹑開關電源﹑市電﹑蓄電池等的工作狀態﹑環境溫度﹑濕度﹑防盜等﹒系統結構如圖1所示﹒ 2 硬件設計 油機監控器是與大型柴油發電機配套的專用監控器﹐採用雙機設備﹔1600與2800也是與原設備配套的專用監控器﹐其中1600主要用來監控市電和環境參數﹐2800對兩組蓄電池(各12節)進行監控﹔報警開關量(遙信)輸入模組採用I-7041﹐控制開關量(遙控)採用I-7067模組﹐受控機的主控模組則選用I-7188﹒I-7188有四個串行口﹐其中兩個RS232(僅含Rx﹑Tx﹑GND信號線)﹐一個RS485﹐一個9針全信號RS232口(通過內部跳線﹐可將此口改變為RS485口)﹒I-7188接口多﹐抗惡劣環境﹐同時﹐提供豐富的內部函數﹐有利於快速開發性能可靠的下位機監控系統程序﹒受控站系統的硬件結構見圖2所示﹒由於各監控模組均使用RS485接口﹐所以需要兩個RS232/RS485轉換接口﹒COM1口為全信號RS232﹐連接專用Modem﹐進入微波信道進行數據的傳輸﹒主控站通過RS232接口與專用Modem連接﹐進入微波信道﹒ 3 軟件實現 3.1 主控機部分 主控機部分採用組態王5.1來實現﹒該系統可運行于Win98/NT平台﹐真正32位程序﹐實時多任務﹑多線程﹐採樣速度快﹐可靠性高﹐同時﹐支持分佈式歷史數據庫及撥號網路﹐具有豐富的ActiveX控件﹐廣泛應用於鋼鐵﹑化工﹑環保﹑國防﹑航空航天等重大領域﹒ 利用組態王開發實時計算機監控系統方便快捷﹒首先﹐定義設備﹐加載通訊驅動程序﹒如對於本系統﹐是利用RS232接口來與受控機通訊的﹐其定義設備時選取的順序如下﹕I-7000系列-Mudam I-7188-Modbus RTU Extention﹒然後﹐再規定RS-232的工作參數﹒其次﹐定義數據詞典﹐規定變量名﹑數據類型﹑寄存器之間的關係﹒數據詞典中的變量可以根據原始數值自動計算所對應的線性目標值﹒最後﹐根據組態王提供的圖元控件設計用戶界面﹐無論是字符串還是圖元﹐均可建立動畫鏈接﹐將數據變量和數據的顯示結合起來﹒數據顯示包括兩種形式﹐一是數據的文本格式的顯示﹐二是數據的動畫表示﹐如對於報警量﹐正常顯示綠燈﹐報警顯示紅燈等﹒如此主控機軟件開發基本完工﹒ 3.2 受控機部分 3.2.1 受控機主程序設計 I-7188提供了豐富而方便的庫函數﹐其中包括關鍵的看門狗﹑相關的數據發送和接收函數﹑時鐘中斷函數等等﹐同時﹐還提供了豐富的例程﹐使得受控機軟件邏輯簡捷﹐開發極其迅速可靠﹐與其它品牌的模組也能友好地連接﹒I-7188的一個串口控制兩台智能設備﹐這是通過地址來區分的﹒對於I-7000系列的模組﹐其工作參數及模組地址是可調的﹐可在系統組裝之前對其進行設置﹒而其它智能模組的工作參數和地址則是由廠家設定的﹐不可更改﹒ 由於I-7188內嵌基本的DOS環境﹐因而﹐採用TC2.0來編寫受控機程序﹒主程序首先初始化系統﹐包括對各串口的初始化及系統運行參數的初始化﹐並安裝用戶時鐘中斷﹒由於該用戶中斷固定為1ms﹐因而﹐在中斷程序中應避免接收和發送數據﹐因為監控系統中的波特率一般不超過9600(太高可能導致數據傳輸的不可靠)﹐而對於9600的波特率﹐傳輸1個字節的數據大約需要1ms﹐一般情況下﹐所選擇的波特率低于9600﹐而且﹐一次發送和接收的數據一般超過2個字節﹐因而﹐會引起DOS重入﹐從而使系統不可靠﹒所以﹐時鐘中斷程序應盡量簡捷﹐主要完成各個工作節拍之間的協調問題﹐主要工作在主程序中進行﹐即輪詢時間或節拍到﹐即向智能模模組或設備發送查詢命令﹐而當有數據返回時﹐再去讀取數據並處理﹒其軟件系統框圖如圖3所示﹒ 3.2.2 通訊問題及解決方案 對於電腦化監控系統﹐最關鍵的問題是數據通訊的可靠性﹒ICP的I/O設備數據傳輸平穩﹐能與I-7188可靠地連接﹐但其它廠家模組的數據傳輸並不像所想像的那麼連續﹐因而﹐應該根據所接收的數據的不連續性作相應的等待﹐時間太短﹐數據將可能丟失﹐時間太長﹐則可能造成當機或將下一批的數據也一塊接收進來﹒數據接收程序見程序1中的Read Data Delay子程序﹒經過反覆測試﹐對於本系統﹐發現延時數據大於0