專利名稱：電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)站端與主站的通信接口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)站端與主站的通信接口，把I路RS232擴(kuò)展成2路RS232并且?guī)?yōu)先級(jí)控制的串行接口電路，主要應(yīng)用于電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化等主從式多機(jī)通信系統(tǒng)中。
背景技術(shù)：
在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中，變電站端(以下簡(jiǎn)稱站端)與調(diào)度主站(以下簡(jiǎn)稱主站)之間的通信一般采用RS232接口標(biāo)準(zhǔn)和串行異步通訊協(xié)議。由于RS232信號(hào)的傳輸距離只有15米左右，因此為了延長(zhǎng)通訊距離，還需要增加光纖、調(diào)制解調(diào)器等通信設(shè)備。某些情況 下，一個(gè)站端需要同時(shí)跟兩個(gè)主站(例如縣調(diào)和地調(diào))通信。然而有些站端只有一個(gè)對(duì)外通信接口或者只有一路通訊通道連接到其中一個(gè)主站，所以這些站端只能實(shí)現(xiàn)與一個(gè)主站的通信，不能同時(shí)與另一個(gè)主站通信。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是提供一種電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)站端與主站的通信接口，該通信接口將I路RS232擴(kuò)展成2路，使站端能同時(shí)與兩個(gè)主站通信。本發(fā)明的具體技術(shù)方案是
一種電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)站端與主站的通信接口，采用RS232接口標(biāo)準(zhǔn)和串行異步通訊協(xié)議，所述RS232接口具有一個(gè)擴(kuò)展電路，將一路RS232接口擴(kuò)展成2路，使站端可與兩個(gè)主站同時(shí)通信；該擴(kuò)展電路包括
分路器電路，用于將站端的上行信號(hào)分成兩路分別送往兩個(gè)主站；
加法器電路，用于將兩個(gè)主站的下行信號(hào)進(jìn)行疊加，一并送給站端；
優(yōu)先級(jí)控制電路，用于當(dāng)兩個(gè)主站的下行信號(hào)一個(gè)是連續(xù)信號(hào)υ·2、另一個(gè)是間斷信號(hào)Urxdi時(shí)，使間斷下行信號(hào)UKmi具有優(yōu)先權(quán)，不受連續(xù)下行信號(hào)Ukxd2干擾，持續(xù)下傳給站端;
數(shù)據(jù)延遲電路，用于將間斷下行信號(hào)Ukxdi延遲超過(guò)I個(gè)字節(jié)時(shí)間后送入加法器，使站端不會(huì)誤將間斷下行信號(hào)Ukxdi起始的幾個(gè)碼元當(dāng)成連續(xù)信號(hào)Ukxd2被關(guān)斷時(shí)字節(jié)中的數(shù)據(jù)。所述優(yōu)先級(jí)控制電路由上升沿檢測(cè)電路、邏輯電平保持電路以及電控開(kāi)關(guān)組成，上升沿檢測(cè)電路檢測(cè)間斷下行信號(hào)uKmi的起點(diǎn)時(shí)間，邏輯電平保持電路依據(jù)該起點(diǎn)時(shí)間產(chǎn)生一個(gè)控制電平，驅(qū)動(dòng)電控開(kāi)關(guān)將連續(xù)下行信號(hào)Ukxd2關(guān)斷。所述數(shù)據(jù)延遲電路由RS232/CM0S電平轉(zhuǎn)換器、移位寄存器、CM0S/RS232電平轉(zhuǎn)換器以及二進(jìn)制計(jì)數(shù)分頻器組成，其中，移位寄存器將數(shù)據(jù)延遲若干個(gè)時(shí)鐘周期；二進(jìn)制計(jì)數(shù)分頻器為移位寄存器提供時(shí)鐘信號(hào)，其開(kāi)啟與關(guān)閉受控于優(yōu)先級(jí)控制信號(hào)；RS232/CM0S電平轉(zhuǎn)換器和CM0S/RS232電平轉(zhuǎn)換器用于RS232與CMOS電平的相互轉(zhuǎn)換。本發(fā)明的有益效果是
上述技術(shù)方案通過(guò)將一路RS232接口擴(kuò)展成2路，并且通過(guò)優(yōu)先權(quán)控制，避免了兩個(gè)主站發(fā)送至站端的下行信號(hào)之間的相互影響，站端不能同時(shí)與兩個(gè)主站通信的問(wèn)題迎刃而解。用數(shù)據(jù)延遲的方式避免了站端接收數(shù)據(jù)的出錯(cuò)，整個(gè)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。該電路中優(yōu)先級(jí)控制是針對(duì)下行信號(hào)而言的，要求享有優(yōu)先權(quán)的下行信號(hào)必須是間斷的，即空閑時(shí)保持邏輯“I”電平，這一點(diǎn)可以通過(guò)修改主站軟件的設(shè)置或程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。


圖I是本發(fā)明的通信接口在系統(tǒng)中的連接方式示意 圖2是帶優(yōu)先級(jí)控制的RS232接口擴(kuò)展電路的結(jié)構(gòu)框 圖3是優(yōu)先級(jí)控制電路的結(jié)構(gòu)框 圖4是數(shù)據(jù)延遲電路的結(jié)構(gòu)框 圖5是分路器電路的原理圖；
圖6是加法器電路的原理 圖7是加法器電路中的相關(guān)波形示意 圖8是優(yōu)先級(jí)控制電路原理 圖9是優(yōu)先級(jí)控制電路中的相關(guān)波形示意 圖10是數(shù)據(jù)延遲電路的原理 圖11是本發(fā)明完整電路的原理圖。
具體實(shí)施例方式在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中，變電站端(以下簡(jiǎn)稱站端)與調(diào)度主站(以下簡(jiǎn)稱主站)之間的通信一般采用RS232接口標(biāo)準(zhǔn)和串行異步通訊協(xié)議。由于RS232信號(hào)的傳輸距離只有15米左右，因此為了延長(zhǎng)通訊距離，還需要增加光纖、調(diào)制解調(diào)器等通信設(shè)備。某些情況下，一個(gè)站端需要同時(shí)跟兩個(gè)主站(例如縣調(diào)和地調(diào))通信。然而有些站端只有一個(gè)對(duì)外通信接口或者只有一路通訊通道連接到其中一個(gè)主站，所以這些站端只能實(shí)現(xiàn)與一個(gè)主站的通信。實(shí)際系統(tǒng)中，兩個(gè)主站之間往往具備多路通訊通道，這給我們提供了一個(gè)思路用一個(gè)RS232接口擴(kuò)展電路將一路RS232接口擴(kuò)展成2路，并按照?qǐng)DI所示方式進(jìn)行接連，這樣，站端不能同時(shí)與兩個(gè)主站通信的問(wèn)題將迎刃而解。然而RS232接口通常都是用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，雖然它可以“點(diǎn)對(duì)多”發(fā)送數(shù)據(jù)，但是“點(diǎn)對(duì)多”接收數(shù)據(jù)則會(huì)因?yàn)榻邮諗?shù)據(jù)之間的相互干擾而出錯(cuò)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，本發(fā)明采用RS232接口標(biāo)準(zhǔn)和串行異步通訊協(xié)議，根據(jù)主站發(fā)送的下行信號(hào)特點(diǎn)設(shè)計(jì)了一種帶優(yōu)先級(jí)控制的RS232接口擴(kuò)展電路，它可以將I路RS232擴(kuò)展成2路RS232接口，并且通過(guò)優(yōu)先權(quán)的控制，避免兩個(gè)主站發(fā)送至站端的下行信號(hào)之間的相互影響。本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)
圖2是這種帶優(yōu)先級(jí)控制的RS232接口擴(kuò)展電路的結(jié)構(gòu)框圖。整個(gè)電路分為分路器電路、加法器電路、優(yōu)先級(jí)控制電路和數(shù)據(jù)延遲電路4個(gè)部分。分路器電路的作用是將上行信號(hào)一分為二，分別送給兩個(gè)主站，并且兩個(gè)主站的接收端之間保持隔離，不會(huì)相互影響。加法器電路用于將兩個(gè)主站送來(lái)的下行信號(hào)進(jìn)行疊加，然后送給站端。其中，一個(gè)主站送來(lái)的下行信號(hào)是間斷信號(hào)Ukxdi，另一個(gè)主站送來(lái)的下行信號(hào)是連續(xù)信號(hào)UKXD2。優(yōu)先級(jí)控制電路的作用是首先對(duì)間斷下行信號(hào)Ukxdi進(jìn)行檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)碼元到來(lái)，則立即關(guān)斷連續(xù)下行信號(hào)URXD2，從而使間斷下行信號(hào)Ukxdi獲得優(yōu)先傳輸?shù)臋?quán)利。當(dāng)兩個(gè)主站的下行信號(hào)一個(gè)是連續(xù)信號(hào)URXD2、另一個(gè)是間斷信號(hào)URXDl時(shí)，使間斷下行信號(hào)URXDl具有優(yōu)先權(quán)，不受連續(xù)下行信號(hào)URXD2干擾，持續(xù)下傳給站端。之所以要進(jìn)行優(yōu)先級(jí)控制，是因?yàn)楦鶕?jù)主站軟件的不同，下行信號(hào)一般有間斷與連續(xù)兩種形式。例如，積成電子公司的ies500系統(tǒng)在發(fā)送命令數(shù)據(jù)以外的空閑時(shí)間里，下行信號(hào)沒(méi)有數(shù)據(jù)碼元，因而信號(hào)是間斷的；而國(guó)電南瑞公司的0pen3000系統(tǒng)則用幀同步字頭“EB90”來(lái)填充發(fā)送命令數(shù)據(jù)以外的空閑時(shí)間，因而信號(hào)是連續(xù)的。如果不采用優(yōu)先級(jí)控制，讓一個(gè)連續(xù)的下行信號(hào)和一個(gè)間斷的下行信號(hào)直接相加，則后者中的命令數(shù)據(jù)會(huì) 因前者的干擾而無(wú)法傳輸。相反，采用優(yōu)先級(jí)控制，并賦予后者優(yōu)先權(quán)，則后者可以不受干擾的傳輸，而前者由于沒(méi)有優(yōu)先傳輸權(quán)，其命令數(shù)據(jù)可能會(huì)被后者影響。但是按照波特率1200bps，每10分鐘發(fā)一次對(duì)時(shí)命令、每天發(fā)10次遙控命令計(jì)算，這種被影響的概率只有
O.005%左右，因此實(shí)際應(yīng)用中完全可以接受。而且即使這種小概率事件發(fā)生，也只是讓命令終止，而不會(huì)出現(xiàn)任何不良后果。優(yōu)先級(jí)控制電路的結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。它由上升沿檢測(cè)電路、邏輯電平保持電路以及電控開(kāi)關(guān)組成。其中上升沿檢測(cè)電路的作用是檢測(cè)間斷下行信號(hào)Urau(具有優(yōu)先權(quán))的起點(diǎn)時(shí)間，并通過(guò)邏輯電平保持電路產(chǎn)生一個(gè)控制電平，然后驅(qū)動(dòng)電控開(kāi)關(guān)對(duì)連續(xù)下行信號(hào)U臓進(jìn)行關(guān)斷。數(shù)據(jù)延遲電路的作用是將間斷下行信號(hào)Ukxdi延遲超過(guò)I個(gè)字節(jié)時(shí)間后送入加法器，而數(shù)據(jù)延遲期間加法器將輸出高電平(邏輯值)，相當(dāng)于在連續(xù)下行信號(hào)UKm2被關(guān)斷后的時(shí)間里增加了超過(guò)I個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度的空閑位，從而保證站端不會(huì)誤將間斷下行信號(hào)Ukxdi起始的幾個(gè)碼元當(dāng)成連續(xù)下行信號(hào)Ukxd2被關(guān)斷時(shí)字節(jié)中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)延遲電路的結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。它由RS232/CM0S電平轉(zhuǎn)換器、移位寄存器、CM0S/RS232電平轉(zhuǎn)換器以及二進(jìn)制計(jì)數(shù)分頻器組成。其中移位寄存器的作用是將數(shù)據(jù)延遲若干個(gè)時(shí)鐘周期；二進(jìn)制計(jì)數(shù)分頻器的作用是為移位寄存器提供時(shí)鐘信號(hào)，其開(kāi)啟與關(guān)閉受控于優(yōu)先級(jí)控制信號(hào)；RS232/CM0S電平轉(zhuǎn)換器和CM0S/RS232電平轉(zhuǎn)換器用于RS232與CMOS電平的相互轉(zhuǎn)換。本發(fā)明的電路原理
分路器電路由電阻R1、R2和運(yùn)算放大器IClA組成，如圖5所示。分路器電路有兩路輸出，一路為直通，即將上行信號(hào)UKm直接送向主站I ;另一路采用運(yùn)算放大器IClA構(gòu)成比較器對(duì)Ukxd同相放大，然后送向主站2。由于比較器的隔離放大作用，使得分路器電路的兩路輸出都具備較強(qiáng)的帶負(fù)載和抗干擾能力，同時(shí)還可以防止兩個(gè)主站之一出現(xiàn)的短路等故障對(duì)另一方造成影響，起著故障隔離的作用。圖6所示為加法器電路的原理圖，它是由運(yùn)算放大器IC1D、電阻R3、R4、R5和R6組成的一個(gè)比較器型的同相放大加法器。圖中，間斷下行信號(hào)Uran經(jīng)過(guò)延遲后的信號(hào)為Uexdiy,Uexd2為連續(xù)下行信號(hào)。當(dāng)間斷下行信號(hào)U·處于空閑狀態(tài)時(shí)，Ukxdiy為負(fù)的直流電壓，此時(shí)加法器電路相當(dāng)于只有連續(xù)下行信號(hào)UKm2 —個(gè)變化的輸入信號(hào)，因此加法器電路的輸出Utxd=Ukh32 ;當(dāng)間斷下行信號(hào)UkxdiW數(shù)據(jù)碼元時(shí)，由優(yōu)先級(jí)控制電路產(chǎn)生的優(yōu)先級(jí)控制信號(hào)將經(jīng)過(guò)電阻R13使三極管Q3飽和導(dǎo)通，從而將連續(xù)下行信號(hào)UKm2經(jīng)電阻R4接地而實(shí)現(xiàn)關(guān)斷，此時(shí)延遲后的間斷下行信號(hào)隊(duì)^^的第一個(gè)碼元尚未到來(lái)，仍然為負(fù)電壓，因此加法器電路輸出也為負(fù)電壓；而當(dāng)延遲后的間斷下行信號(hào)Ukh31y的第一個(gè)碼元到來(lái)之后，由于它是加法器的唯一輸入信號(hào)，因此加法器電路的輸出UTXD=UKmiY。相關(guān)波形如圖7所示。圖8為優(yōu)先級(jí)控制電路的原理圖，其中電容Cl、電阻R7、二極管Dl和三極管Ql組成上升沿檢測(cè)器，電阻R8、R9、電容C2和運(yùn)算放大器IClB組成邏輯電平保持電路，電阻RlO和三極管Q3與電阻RlO和三極管Q2分別組成兩個(gè)電控開(kāi)關(guān)。不難看出，當(dāng)間斷下行信號(hào)Uexdi處于空閑狀態(tài)時(shí)，其電壓為負(fù)的直流電壓，此時(shí)三極管Ql截止，運(yùn)算放大器IClB輸出負(fù)電壓，三極管Q3、Q2截止；當(dāng)間斷下行信號(hào)Uran的數(shù)據(jù)碼元到來(lái)后，其每個(gè)上升沿經(jīng)過(guò)電容Cl和電阻R7組成的微分電路都將送給三極管Ql的基極一個(gè)脈沖電流，使三極管Ql反復(fù)飽和導(dǎo)通，進(jìn)而通過(guò)電阻R8對(duì)電容C2進(jìn)行放電，脈沖過(guò)后+12V電源電壓會(huì)通過(guò)電阻R9和R8對(duì)電容C2充電，但由于充電的時(shí)間常數(shù)較大，電容C2兩端電壓將始終為負(fù)值，由于電阻R8上的壓降很低，運(yùn)算放大器IClB的反相輸入端電壓與電容C2兩端電壓近似相等，因 此運(yùn)算放大器IClB將輸出正電壓，三極管Q3、Q2導(dǎo)通。相關(guān)波形如圖9所示，其中Iqib為三極管Ql的基極電流，UIC_e為運(yùn)算放大器IClB的反相輸入端電壓，UIC1_7為運(yùn)算放大器IClB的輸出電壓。圖10為數(shù)據(jù)延遲電路的原理圖，其中電容C3、C4、電阻R12、R16、晶振Yl和集成電路IC2組成二進(jìn)制計(jì)數(shù)分頻器電路，集成電路IC3組成移位寄存器電路，電阻R13和二極管D2組成RS232/CM0S電平轉(zhuǎn)換器，電阻R14、R15和運(yùn)算放大器IClC組成CM0S/RS232電平轉(zhuǎn)換器。當(dāng)Ukxdi處于空閑狀態(tài)時(shí)，二進(jìn)制計(jì)數(shù)分頻器電路處于關(guān)閉狀態(tài)，輸出低電平，移位寄存器不工作；當(dāng)間斷信號(hào)UKmi的數(shù)據(jù)碼元到來(lái)后，二進(jìn)制計(jì)數(shù)分頻器電路被優(yōu)先級(jí)控制信號(hào)開(kāi)啟，輸出頻率為1200Hz的時(shí)鐘信號(hào)，移位寄存器開(kāi)始工作，從而將間斷信號(hào)Uran延遲64個(gè)時(shí)鐘周期(約O. 053S)后經(jīng)CM0S/RS232電平轉(zhuǎn)換器電路輸出至加法器電路。圖11為完整電路的原理圖，其中，U1、U2和U3均為9芯RS232接口(DB9)，U3連接站端，Ul連接下行信號(hào)享有優(yōu)先權(quán)的主站1，U2連接下行信號(hào)沒(méi)有優(yōu)先權(quán)的主站2。本發(fā)明采用優(yōu)先級(jí)控制的方式實(shí)現(xiàn)了 RS232接口的擴(kuò)展，用數(shù)據(jù)延遲的方式避免了站端接收數(shù)據(jù)的出錯(cuò)，整個(gè)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。該電路中優(yōu)先級(jí)控制是針對(duì)下行信號(hào)而言的，要求享有優(yōu)先權(quán)的下行信號(hào)必須是間斷的，即空閑時(shí)保持邏輯“ I”電平，這一點(diǎn)可以通過(guò)修改主站軟件的設(shè)置或程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)站端與主站的通信接口，采用RS232接口標(biāo)準(zhǔn)和串行異步通訊協(xié)議，其特征在于，所述RS232接口具有一個(gè)擴(kuò)展電路，將一路RS232接口擴(kuò)展成2路，使站端可與兩個(gè)主站同時(shí)通信；該擴(kuò)展電路包括 分路器電路，用于將站端的上行信號(hào)分成兩路分別送往兩個(gè)主站； 加法器電路，用于將兩個(gè)主站的下行信號(hào)進(jìn)行疊加，一并送給站端； 優(yōu)先級(jí)控制電路，用于當(dāng)兩個(gè)主站的下行信號(hào)一個(gè)是連續(xù)信號(hào)UKm2、另一個(gè)是間斷信號(hào)Urxdi時(shí)，使間斷下行信號(hào)UKmi具有優(yōu)先權(quán)，不受連續(xù)下行信號(hào)Ukxd2干擾，持續(xù)下傳給站端; 數(shù)據(jù)延遲電路，用于將間斷下行信號(hào)Ukxdi延遲超過(guò)I個(gè)字節(jié)時(shí)間后送入加法器，使站端不會(huì)誤將間斷下行信號(hào)Ukxdi起始的幾個(gè)碼元當(dāng)成連續(xù)信號(hào)Ukxd2被關(guān)斷時(shí)字節(jié)中的數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求I所述的電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)站端與主站的通信接口，其特征在于，所述優(yōu)先 級(jí)控制電路由上升沿檢測(cè)電路、邏輯電平保持電路以及電控開(kāi)關(guān)組成，上升沿檢測(cè)電路檢測(cè)間斷下行信號(hào)Ukxdi的起點(diǎn)時(shí)間，邏輯電平保持電路依據(jù)該起點(diǎn)時(shí)間產(chǎn)生一個(gè)控制電平，驅(qū)動(dòng)電控開(kāi)關(guān)將連續(xù)下行信號(hào)Ukxd2關(guān)斷。
3.如權(quán)利要求I所述的電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)站端與主站的通信接口，其特征在于，所述數(shù)據(jù)延遲電路由RS232/CM0S電平轉(zhuǎn)換器、移位寄存器、CM0S/RS232電平轉(zhuǎn)換器以及二進(jìn)制計(jì)數(shù)分頻器組成，其中，移位寄存器將數(shù)據(jù)延遲若干個(gè)時(shí)鐘周期；二進(jìn)制計(jì)數(shù)分頻器為移位寄存器提供時(shí)鐘信號(hào)，其開(kāi)啟與關(guān)閉受控于優(yōu)先級(jí)控制信號(hào)；RS232/CM0S電平轉(zhuǎn)換器和CMOS/RS232電平轉(zhuǎn)換器用于RS232與CMOS電平的相互轉(zhuǎn)換。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)站端與主站的通信接口，是把1路RS232擴(kuò)展成2路RS232并且?guī)?yōu)先級(jí)控制的串行接口電路，主要應(yīng)用于電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化主從式多機(jī)通信系統(tǒng)中，使站端能同時(shí)與兩個(gè)主站通信。該接口電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。
文檔編號(hào)H02J13/00GK102969789SQ201210438030
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者廖學(xué)靜, 周建, 張建, 牟勇, 蔣朝鋒, 彭燕, 牛霞, 陳楷, 馬建國(guó) 申請(qǐng)人:四川省電力公司德陽(yáng)電業(yè)局, 國(guó)家電網(wǎng)公司