RTU軟件設計 - 基于80C196KB的遠程測控終端的設計

　　4 RTU軟件設計

　　80C196KB單片機內部的A/D轉換器在采用8MHz晶體時，轉換周期約22μs，對A/D轉換器的啟動控制和轉換結果的讀取，都是通過寄存器操作完成，轉換結束判斷選擇采用查詢方式。RTU對所有支路采集一次電壓/電流的時間周期可以用軟件設置，默認為3min。

　　RTU現場采集的是交流信號，路燈支路的工作電壓和電流，只有有效值測量才具有實際意義。因此，采用了交流采樣的方法"即在交流信號的一周期內，等間隔采樣N個瞬時值，用軟件計算電壓/電流的有效值。電壓/電流的有效值計算公式如下：

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　　系統(tǒng)中，RTU分布在全市的各分控點上，環(huán)境條件比較復雜，存在著各種各樣的干擾，為了提高數據采集的可靠性和精確度，在軟件設計上采用了數字濾波的方法，連續(xù)采集5個周期的數據，計算出5個有效值，然后進行平滑濾波處理，即去掉最大值和最小值，對其余數據取算術平均值，作為實時有效值。

　　RTU的無線數傳模塊傳送速率為1200bps，工作在半雙工方式，除了響應監(jiān)控中心的命令上傳數據或故障報警時處于發(fā)送狀態(tài)外，其它時間都處于接收狀態(tài)，準備接收監(jiān)控中心的命令。實驗發(fā)現，數傳模塊由發(fā)送到接收狀態(tài)的可靠轉換需要一定的時間，所以，編程時在最后字節(jié)數據發(fā)送完畢后應先執(zhí)行一段延時程序，然后再切換到接收狀態(tài)，否則最后字節(jié)數據無法正常傳輸，延時時間可以通過實驗確定。

　　為了提高數據傳輸的可靠性和準確性，一方面在數據傳送前，監(jiān)控中心和通信站點RTU之間先進行呼叫聯(lián)絡，聯(lián)絡成功則傳送后續(xù)命令或參數。否則，若5s內無正確回應，重新呼叫，若連續(xù)3次聯(lián)絡失敗，就認為通信暫時失敗，記錄信息。另一方面，由于數據傳送命令類型多、數據長度不定，在傳送過程中，信息采用如下幀格式。

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　　標識碼，表示信息幀的開始。

　　RTU地址及其反碼，用于RTU地址校驗及目標站點識別。

　　數據長度及其反碼，用于數據長度校驗，后續(xù)命令和參數按照長度字節(jié)來接收。

　　校驗碼，是對應于命令碼和參數字節(jié)的校驗，系統(tǒng)中采用了累加和的校驗方法。為了避免累加和字節(jié)與標識碼字節(jié)沖突，發(fā)送和接收時規(guī)定，當累加和字節(jié)等于標識碼時，累加和取其反碼，否則累加和字節(jié)正常傳送。

　　在數據尾加入的10字節(jié)數據“00H”無實際意義。它的作用在于避免通信過程中由于數據丟失致使RTU處于“長收”狀態(tài)。

　　RTU在接收數據過程中，三部分經校驗均無誤后，向監(jiān)控中心回送接收正確聯(lián)絡碼，否則，認為此次數據無效，回送接收錯誤聯(lián)絡碼，要求監(jiān)控中心重發(fā)，三次傳送均失敗后，認為該站點通信失敗，監(jiān)控中心暫停與該站點的通信。

　　9 結束語

　　本文設計的遠程測控終端（RTU），采用80C196系列單片機作為控制核心，充分利用了單片機的資源，運行速度快A集成度高，集現場數據采集與處理、現場控制與工作狀態(tài)監(jiān)測、遠程通信于一體，可靠性強，適合于現場運行。該RTU還可以應用于電力、石油、水利等領域的數據采集與控制，應用前景廣闊。
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