模拟屏与后台通讯解决方案北京京电国瑞电子技术有限公司动态模拟屏是电力监控管理系统的重要组成部分通过动态模拟屏可以实 时地、直观地监视整个供电系统的运行状况在机场航站楼这样的大型电力监控管理系统中，使用动态模拟屏可以提高 监管的实时性和自动化程度，方便运行值班人员的日常监控和事故情况下的正 确判断、即时处理，从而进一步提高了供配电系统的可靠性1概述机场航站楼的供电系统规模很大，由一个 10kV 开闭站、6 个柴油发电机房 和 22个变电室组成这些开闭站、变电室和发电机房的地理位置分散，相距较 远电力监控管理系统在每个变电室安装有监控计算机前端机前端机通过现 场控制总线连接 PLG RTU 等各种终端监控设备，实时采集每个回路的断路器等 变配电设备的运行/故障状态、电压电流等运行参数在的电工总值班室，设有电力监控管理系统的工程师主站该主站配备有 9mx3m的大型动态模拟显示屏模拟屏以配电系统主接线形式动态、实时显示 该工程师主站所辖各个开闭站、变电室、发电机房的主要变、配电设备的运行/故障状态和主要运行参数由于模拟屏需要实时显示的信息量相当大，因此设一台专用的模拟屏监控 计算机对其进行控制。
计算机内插有多串口卡进行串口扩展模拟屏监控计算 机一方面从前端机获取实时信息，同时又通过这些 RS-485 串行通讯口和工业现 场控制总线去控制模拟屏上的指示灯和 LED 数显表，从而保证模拟屏上所显示 的状态和参数既与实际状况一致，又和工程师主站的电力监控管理服务器上所 显示的状态和参数完全相同并同步刷新2系统设计与分析2.1 系统结构及模拟屏的控制原理航站楼电力监控管理系统是建立在航站楼地面运行网这个统一的 IP 通讯 平台上的一个虚拟子网工程师主站的电力监控管理服务器、前端机和模拟屏 监控计算机都通过地面运行网进行通讯和数据交换模拟屏监控计算机从开闭站、变电室的前端机以及监控柴油发电机组运行 的服务器获取各种主要配电设备的实时状态信息和运行参数这些数据经过处 理后通过串口和现场控制总线发送到模拟屏的控制器，实现模拟屏显示状况的 实时同步刷新系统结构如图 1 所示图 1 系统结构图模拟屏的控制器采用工业智能遥信控制器 JDGR-YX 和工业智能遥测控制器JDGR-YC 控制器以 MCS-51 单片机为核心，具有较强的数学逻辑运算能力，及 非线性校正等功能其中，JDGR-YX 吉合 DAP-LEER色指示灯使用，可以显示 红色、绿色、黄色三种状态，分别表示设备的合闸、分闸、故障状态；JDGR-YC结合 LED 数显表使用，可以显示工业现场的电压、电流、频率、有功功率、无 功功率、功率因素等各种工业参数。
控制器与模拟屏监控计算机之间通过RS485 接口进行通讯，采用 N81 码，即 1 个起始位，8 个数据位，1 个停止位，无校验，通信波特率为 19.2Kbps采用 Modbus-RTU 通信规约，支持 06/10 功 能码，信息帧结构为：地址码功能码数据区CRC 码8 位8 位NX 8 位16 位每个 JDGR-YX驱动 12个共阳型 DAP-LED双色指示灯（字母编号 LEDA-LEDL）;每个 JDGR-YC 支持 5 位数据显示，显示范围-9999+99999控制器的寄存器有 2 个字的地址空间，分别对应的不同的内容JDGR-Y）控制器的 0000H 用于控制显示故障位状态（断路器故障信号），0001H用于控制显示工作位状态（断路器分合信号）寄存器地址与内容对照表 为：0000H Bit00 LEDA 故障位0000H Bit11 LEDL 故障位0001H Bit00 LEDA 工作位0001H Bit11 LEDL 工作位JDGR-Y（控制器寄存器地址与内容对照表为：0000H 遥测数据高 16 位0001H 遥测数据低 16 位根据上述对照表和信息帧的格式，当我们要实现控制任务：控制器地址 为 01，LEDA-LEDD 为红色，LED LEDL 为绿色时，主机应发送的数据为：01 10 00 00 00】0.朋-IC3.1031Q 蒔 IM-IQ-IBS-46SU1LLRFHTCPFN1CP阿I以龙网rarerrwrcT険勰|需齧映KTLTI KS-A55MB JiTVRS-4&ERTUCRTLSKS-435HimnTv&lKTUn5,7 Unio M.ivr.a S_KT打R5-4G5RTLERTU3dutraiWDftlEJTCTKTlfEHTU30F 80 0D2.2 关于组态软件航站楼电力监控管理系统采用北京机械工业自动化研究所开发的JZN03 组态软件作为监控平台。
JZN03 组态软件是针对中高端的自动化应用开发的，专门设计了设备数据表 能对数据进行批量处理；可多线程同时处理多个通讯设备，通讯速度和稳定性倍 受赞誉JZN03采用设备数据表+设备驱动程序的方式实现与外部设备的通讯，如图 2所示发送右I遇讯驱动I图 2 JZN03 通讯原理设备数据表是系统提供的一块数组内存，大小为 1000X1024,用来存放与 外部设备进行交换的数据设备驱动程序用来读取外部设备中的数据，放入设 备数据表中的指定位置，如果发现设备数据表中的数据被修改，就把被修改的 数据发送到外部设备该组态软件提供了丰富的设备驱动程序，以适应不同通 讯协议的设备在模拟屏的监控中，主要用到的有 MB_RT，MB_RTU/TC 和 FMTC 三种驱动 程序其中，MB_RT 负责模拟屏监控计算机与模拟屏控制器之间的通讯；MB_RTU/TC负责与发电机房终端设备的通讯；FMTC 负责驱动工程师主站服务 器和和变电室前端机间的交换数据2.3 JZN03 组态软件对模拟屏的控制如上所述，模拟屏监控计算机的组态软件中装有三个驱动程序：FMTCPMB_RTU/TC 和 MB_RT它们应定义或设置的设备数据表及各项参数分别为：基于 FMTCP 区动读数据时，对于所有与前端机通讯的设备应按图3 所示的界面逐个进行参数和数据的定义。
其中，远方服务器的端口号和IP 应设置为子站前端机的端口号和 IP;设备号与前端机的相同，起始地址为 0,长度设置和 前端机一致当某一台前端机监控的所有的设备都定义完成时，在模拟屏监控 计算机的组态软件中将自动生成相应的远程设备表这样做了以后，就能保证 系统运行时采集到的所有数据和前端机及工程师主站服务器的完全一致，并同 步刷新黑务设备数据表C3I_图 3 与前端机通讯设备的参数数据定义接下来，采用 MB_RT 驱动将数据发送到模拟屏模拟屏的控制器应定义为 只写设备根据控制器所连接的模拟屏监控计算机的串口号（如图 4 所示），设置控制器的通讯端口参数控制器的站号按控制器的地址设置采用 10 功能码写批量寄存器，数据格式为字处理，无符号整数，首地址和 起始地址都为 0,长度 2 个字图 5 显示了以控制器 1 为例的设备数据表定义 方法图 4 控制计算机和控制器通讯连接图图 5 定义只写设备的参数数据表完成设备数据表的定义后，在 FMTC 设备表上定义需要显示在模拟屏上的 状态点DI 变量同样在 MB_RT 输出设备数据表上定义相应的 DO 变量，参照模 拟屏控制器寄存器的地址对照表，将这些 DO 变量地址分别与模拟屏上对应各个 LED 双色灯的地址保持一致。
值得注意的是，由于 MODBUfi讯规约在高低字节 上是取反的，所以在设置 DO 变量地址位号时需要将高低字节也取反以对应 LEDA 工作位的 DC 变量为例，需要设置单元号为 1，位号为.8，而不是.0使用 相似的方法定义遥测量，AI 为输入量，AO 为输出量发送到模拟屏，A0 量用取 反高低字节的处理方式最后，用变量传送功能将要显示的 DI/AI 变量对应传送给相应的 DO/AO 变 量，这样就实现了对模拟屏的动态显示的控制3 结束语用模拟屏监控计算机通过组态软件控制模拟屏的实时动态显示，解决了将 不同前端机采集的设备状态数据集中显示到一个模拟屏上的通讯问题，节省了 二次开发通讯控制程序的成本同时，实现了模拟屏上显示的状态和参数与电 力监控管理服务器工作站上所显示的状态和参数同步刷新提高了供配电系统 的自动化程度，保证了系统的可靠性、实时性几个月的运行表明，采用这种 技术监控的模拟屏运行稳定，反应快速，显示效果良好，完全达到了预期的效 果。