基于中間通訊控制器的熱網(wǎng)管理監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

該文針對(duì)熱電廠熱網(wǎng)管理的需要，介紹一種利用中間通訊控制器的監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)具有通信速度快、投資少、功能強(qiáng)和監(jiān)控站點(diǎn)多等優(yōu)點(diǎn)。

1引言

隨著熱網(wǎng)管理水平要求的不斷提高，各家熱電廠都需要設(shè)置一套投資少、功能強(qiáng)的計(jì)算機(jī)熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，熱用戶（尤其是用汽量較大的熱用戶）也有對(duì)汽量核算可信度的要求。本系統(tǒng)無疑對(duì)提高自動(dòng)化管理水平和服務(wù)水平、保證用戶蒸汽質(zhì)量、減少管損和防竊熱等方面起到積極的作用。

用戶終端的流量、溫度、壓力和電源供電情況是熱電廠主要的監(jiān)控參數(shù)，一個(gè)熱網(wǎng)往往擁有幾十個(gè)熱用戶，在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中就要設(shè)置幾十個(gè)用戶終端并傳輸幾百個(gè)參量。目前，PC機(jī)由于它優(yōu)越的性能價(jià)格比和豐富的軟件資源，已成為控制系統(tǒng)管理的主流機(jī)型。而MCS－51系列單片機(jī)在工業(yè)控制系統(tǒng)中也得到廣泛的應(yīng)用，它以價(jià)格低、功能強(qiáng)、體積小、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)已滲透到各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，在控制數(shù)量較大，控制站點(diǎn)較多的系統(tǒng)中，尤其適合作為前沿的控制器。根據(jù)這兩類計(jì)算機(jī)各自的特點(diǎn)，PC機(jī)作為上位管理機(jī)（以下簡(jiǎn)稱主機(jī)），MCS－51系列單片機(jī)作為前沿智能控制器（以下簡(jiǎn)稱從機(jī)），可構(gòu)成分布式的監(jiān)控系統(tǒng)。但是系統(tǒng)中如果設(shè)置有幾十臺(tái)從機(jī)，那么主機(jī)在從機(jī)允許等待的時(shí)間內(nèi)，要處理大量的信息會(huì)帶來一定的難度。根據(jù)多CPU并行工作能提高工作速率的設(shè)想，我們?cè)谥鳈C(jī)和從機(jī)之間增加了一個(gè)信息轉(zhuǎn)運(yùn)站，即中間通訊控制器。

監(jiān)控系統(tǒng)由各從機(jī)構(gòu)成相對(duì)獨(dú)立的監(jiān)控子系統(tǒng)，由主機(jī)從宏觀上對(duì)各控制子系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)管理，依據(jù)各從機(jī)發(fā)來的信息加以處理、分析、CRT顯示和各種報(bào)表的生成，并可將處理后的基本數(shù)據(jù)分別傳送給各從機(jī)，供顯示或調(diào)用生成熱用戶自己的各種報(bào)表，使主、從機(jī)的數(shù)據(jù)保持一致，便于核對(duì)，結(jié)算過程更為合理。

2技術(shù)描述

2．1總體方案

監(jiān)控系統(tǒng)由從機(jī)、中間通訊控制器和主機(jī)3大部分組成。從機(jī)用以測(cè)量熱用戶的流量、溫度和壓給主機(jī)。另外，從機(jī)接收主機(jī)發(fā)來的各累積流量等基本數(shù)據(jù)，用于顯示和外圍設(shè)備的調(diào)用。中間通訊控制器主要保證主機(jī)和從機(jī)之間信息的有序傳送和暢通。主機(jī)接收從機(jī)發(fā)來的基本數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)和返送給從機(jī)，除主機(jī)以外的其它微機(jī)可通過電纜或光纖與主機(jī)相連，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)工作方式。

2．2中間通訊控制器的硬件電路

中間通訊控制器以8031芯片為核心，組織和協(xié)調(diào)主機(jī)和各從機(jī)間的通訊。8031芯片的串行口（TxD、RxD）和各從機(jī)并接（接口電路略），而與主機(jī)的接口通過8251A芯片來實(shí)現(xiàn)。

中間通訊控制器和主機(jī)距離較近，可直接采用RS－232通訊口傳送數(shù)據(jù)，但由于8251A的輸入和輸出是TTL電平，與RS－232標(biāo)準(zhǔn)電平相接時(shí)，可利用1488和1489芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。當(dāng)多臺(tái)從機(jī)幾乎同時(shí)申請(qǐng)與主機(jī)通訊時(shí)，中間通訊控制器根據(jù)先后次序，首先滿足最先申請(qǐng)的從機(jī)，后申請(qǐng)的可將申請(qǐng)從機(jī)的地址和將發(fā)送的信息暫時(shí)存儲(chǔ)在芯片6264中，待主機(jī)空閑時(shí)，再依據(jù)先后次序?qū)⒋鎯?chǔ)芯片中存儲(chǔ)的信息調(diào)出并傳送給主機(jī)，起緩沖和中轉(zhuǎn)作用。8031的時(shí)鐘為7．3728 MHz，由8031芯片的讀／寫端、ALE端信號(hào)經(jīng)邏輯組合后產(chǎn)生的1．2288 MHz頻率信號(hào)作為8251A芯片的CLK時(shí)鐘信號(hào)，該信號(hào)再經(jīng)過CD4024芯片的64分頻，得到19．2 kHz頻率信號(hào)作為8251A接收器和發(fā)送器的時(shí)鐘，該時(shí)鐘為設(shè)定傳輸波特率1．2 kHz的16倍。

2．3中間通訊控制器的軟件設(shè)計(jì)

2．3．1主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)

中間通訊控制器接收到主機(jī)呼叫申請(qǐng)后，根據(jù)主機(jī)要求呼叫從機(jī)的地址碼選通對(duì)應(yīng)的從機(jī)，當(dāng)被呼叫的從機(jī)應(yīng)答后，接收主機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)并向該從機(jī)發(fā)送。為保證數(shù)據(jù)傳送的正確性，采用計(jì)算數(shù)據(jù)和（代碼和）來判斷數(shù)據(jù)傳送的正確與否。

2．3．2從機(jī)向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)

控制系統(tǒng)中，有兩臺(tái)以上從機(jī)同時(shí)發(fā)出呼叫申請(qǐng)時(shí)，中間通訊控制器可提供數(shù)據(jù)暫存，一旦通訊空閑時(shí)，依據(jù)先進(jìn)先出的原則組織通訊。

當(dāng)從機(jī)有呼叫申請(qǐng)時(shí)，首先要判斷呼叫存儲(chǔ)次數(shù)，當(dāng)呼叫存儲(chǔ)次數(shù)≥1時(shí)，說明存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有從機(jī)向主機(jī)的待發(fā)數(shù)據(jù)，依據(jù)后申請(qǐng)后發(fā)送的原則，正在呼叫申請(qǐng)的從機(jī)應(yīng)將傳送數(shù)據(jù)暫存；當(dāng)存儲(chǔ)次數(shù)為零時(shí)，說明存儲(chǔ)器中無待發(fā)數(shù)據(jù)，中間通訊控制器可接收該從機(jī)的數(shù)據(jù)，直接發(fā)送給主機(jī)。

當(dāng)從機(jī)無呼叫申請(qǐng)時(shí)，應(yīng)將存儲(chǔ)器中的待發(fā)數(shù)據(jù)及時(shí)向主機(jī)發(fā)送。每存儲(chǔ)一個(gè)從機(jī)的待發(fā)數(shù)據(jù)呼叫存儲(chǔ)次數(shù)加1；取出一個(gè)從機(jī)的待發(fā)數(shù)據(jù)呼叫存儲(chǔ)次數(shù)減1。

3結(jié)束語

利用PC機(jī)作為上位管理網(wǎng)絡(luò)，MCS－51單片機(jī)作為前沿與預(yù)處理終端，中間通訊控制器作為數(shù)據(jù)緩沖的控制系統(tǒng)適用于前沿智能控制器（從機(jī)）數(shù)量較多的控制場(chǎng)合，是一種實(shí)時(shí)性強(qiáng)、投資少、功能較強(qiáng)、組態(tài)靈活、可靠性較強(qiáng)、經(jīng)營(yíng)過程更為合理的監(jiān)控系統(tǒng)，已得到較好的應(yīng)用，并可推廣到其它控制領(lǐng)域中。