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擴展成2路RS232并且?guī)?yōu)先級控制的串行接口電路，主要應(yīng)用于電網(wǎng)調(diào)度自動化等主從式多機通信系統(tǒng)中。
背景技術(shù)：
在電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)中，變電站端(以下簡稱站端)與調(diào)度主站(以下簡稱主站)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信號的傳輸距離只有15米左右，因此為了延長通訊距離，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，一個站端需要同時跟兩個主站(例如縣調(diào)和地調(diào))通信。然而有些站端只有一個對外通信接口或者只有一路通訊通道連接到其中一個主站，所以這些站端只能實現(xiàn)與一個主站的通信，不能同時與另一個主站通信。

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擴展成2路，使站端能同時與兩個主站通信。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接口具有一個擴展電路，將一路RS232接口擴展成2路，使站端可與兩個主站同時通信；該擴展電路包括
分路器電路，用于將站端的上行信號分成兩路分別送往兩個主站；
加法器電路，用于將兩個主站的下行信號進(jìn)行疊加，一并送給站端；
優(yōu)先級控制電路，用于當(dāng)兩個主站的下行信號一個是連續(xù)信號υ·2、另一個是間斷信號Urxdi時，使間斷下行信號UKmi具有優(yōu)先權(quán)，不受連續(xù)下行信號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Ukxdi延遲超過I個字節(jié)時間后送入加法器，使站端不會誤將間斷下行信號Ukxdi起始的幾個碼元當(dāng)成連續(xù)信號Ukxd2被關(guān)斷時字節(jié)中的數(shù)據(jù)。所述優(yōu)先級控制電路由上升沿檢測電路、邏輯電平保持電路以及電控開關(guān)組成，上升沿檢測電路檢測間斷下行信號uKmi的起點時間，邏輯電平保持電路依據(jù)該起點時間產(chǎn)生一個控制電平，驅(qū)動電控開關(guān)將連續(xù)下行信號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)制計數(shù)分頻器組成，其中，移位寄存器將數(shù)據(jù)延遲若干個時鐘周期；二進(jìn)制計數(shù)分頻器為移位寄存器提供時鐘信號，其開啟與關(guān)閉受控于優(yōu)先級控制信號；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)方案通過將一路RS232接口擴展成2路，并且通過優(yōu)先權(quán)控制，避免了兩個主站發(fā)送至站端的下行信號之間的相互影響，站端不能同時與兩個主站通信的問題迎刃而解。用數(shù)據(jù)延遲的方式避免了站端接收數(shù)據(jù)的出錯，整個電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。該電路中優(yōu)先級控制是針對下行信號而言的，要求享有優(yōu)先權(quán)的下行信號必須是間斷的，即空閑時保持邏輯“I”電平，這一點可以通過修改主站軟件的設(shè)置或程序來實現(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)先級控制的RS232接口擴展電路的結(jié)構(gòu)框 圖3是優(yōu)先級控制電路的結(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)先級控制電路原理 圖9是優(yōu)先級控制電路中的相關(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。
具體實施例方式在電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)中，變電站端(以下簡稱站端)與調(diào)度主站(以下簡稱主站)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信號的傳輸距離只有15米左右，因此為了延長通訊距離，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，一個站端需要同時跟兩個主站(例如縣調(diào)和地調(diào))通信。然而有些站端只有一個對外通信接口或者只有一路通訊通道連接到其中一個主站，所以這些站端只能實現(xiàn)與一個主站的通信。實際系統(tǒng)中，兩個主站之間往往具備多路通訊通道，這給我們提供了一個思路用一個RS232接口擴展電路將一路RS232接口擴展成2路，并按照圖I所示方式進(jìn)行接連，這樣，站端不能同時與兩個主站通信的問題將迎刃而解。然而RS232接口通常都是用于點對點通信，雖然它可以“點對多”發(fā)送數(shù)據(jù)，但是“點對多”接收數(shù)據(jù)則會因為接收數(shù)據(jù)之間的相互干擾而出錯。為了解決這個問題，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)送的下行信號特點設(shè)計了一種帶優(yōu)先級控制的RS232接口擴展電路，它可以將I路RS232擴展成2路RS232接口，并且通過優(yōu)先權(quán)的控制，避免兩個主站發(fā)送至站端的下行信號之間的相互影響。本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)
圖2是這種帶優(yōu)先級控制的RS232接口擴展電路的結(jié)構(gòu)框圖。整個電路分為分路器電路、加法器電路、優(yōu)先級控制電路和數(shù)據(jù)延遲電路4個部分。分路器電路的作用是將上行信號一分為二，分別送給兩個主站，并且兩個主站的接收端之間保持隔離，不會相互影響。加法器電路用于將兩個主站送來的下行信號進(jìn)行疊加，然后送給站端。其中，一個主站送來的下行信號是間斷信號Ukxdi，另一個主站送來的下行信號是連續(xù)信號UKXD2。優(yōu)先級控制電路的作用是首先對間斷下行信號Ukxdi進(jìn)行檢測，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)碼元到來，則立即關(guān)斷連續(xù)下行信號URXD2，從而使間斷下行信號Ukxdi獲得優(yōu)先傳輸?shù)臋?quán)利。當(dāng)兩個主站的下行信號一個是連續(xù)信號URXD2、另一個是間斷信號URXDl時，使間斷下行信號URXDl具有優(yōu)先權(quán)，不受連續(xù)下行信號URXD2干擾，持續(xù)下傳給站端。之所以要進(jìn)行優(yōu)先級控制，是因為根據(jù)主站軟件的不同，下行信號一般有間斷與連續(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)以外的空閑時間里，下行信號沒有數(shù)據(jù)碼元，因而信號是間斷的；而國電南瑞公司的0pen3000系統(tǒng)則用幀同步字頭“EB90”來填充發(fā)送命令數(shù)據(jù)以外的空閑時間，因而信號是連續(xù)的。如果不采用優(yōu)先級控制，讓一個連續(xù)的下行信號和一個間斷的下行信號直接相加，則后者中的命令數(shù)據(jù)會 因前者的干擾而無法傳輸。相反，采用優(yōu)先級控制，并賦予后者優(yōu)先權(quán)，則后者可以不受干擾的傳輸，而前者由于沒有優(yōu)先傳輸權(quán)，其命令數(shù)據(jù)可能會被后者影響。但是按照波特率1200bps，每10分鐘發(fā)一次對時命令、每天發(fā)10次遙控命令計算，這種被影響的概率只有
O.005%左右，因此實際應(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，而不會出現(xiàn)任何不良后果。優(yōu)先級控制電路的結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。它由上升沿檢測電路、邏輯電平保持電路以及電控開關(guān)組成。其中上升沿檢測電路的作用是檢測間斷下行信號Urau(具有優(yōu)先權(quán))的起點時間，并通過邏輯電平保持電路產(chǎn)生一個控制電平，然后驅(qū)動電控開關(guān)對連續(xù)下行信號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Ukxdi延遲超過I個字節(jié)時間后送入加法器，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UKm2被關(guān)斷后的時間里增加了超過I個字節(jié)長度的空閑位，從而保證站端不會誤將間斷下行信號Ukxdi起始的幾個碼元當(dāng)成連續(xù)下行信號Ukxd2被關(guān)斷時字節(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)延遲若干個時鐘周期；二進(jìn)制計數(shù)分頻器的作用是為移位寄存器提供時鐘信號，其開啟與關(guān)閉受控于優(yōu)先級控制信號；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UKm直接送向主站I ;另一路采用運算放大器IClA構(gòu)成比較器對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的帶負(fù)載和抗干擾能力，同時還可以防止兩個主站之一出現(xiàn)的短路等故障對另一方造成影響，起著故障隔離的作用。圖6所示為加法器電路的原理圖，它是由運算放大器IC1D、電阻R3、R4、R5和R6組成的一個比較器型的同相放大加法器。圖中，間斷下行信號Uran經(jīng)過延遲后的信號為Uexdiy,Uexd2為連續(xù)下行信號。當(dāng)間斷下行信號U·處于空閑狀態(tài)時，Ukxdiy為負(fù)的直流電壓，此時加法器電路相當(dāng)于只有連續(xù)下行信號UKm2 —個變化的輸入信號，因此加法器電路的輸出Utxd=Ukh32 ;當(dāng)間斷下行信號UkxdiW數(shù)據(jù)碼元時，由優(yōu)先級控制電路產(chǎn)生的優(yōu)先級控制信號將經(jīng)過電阻R13使三極管Q3飽和導(dǎo)通，從而將連續(xù)下行信號UKm2經(jīng)電阻R4接地而實現(xiàn)關(guān)斷，此時延遲后的間斷下行信號隊^^的第一個碼元尚未到來，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Ukh31y的第一個碼元到來之后，由于它是加法器的唯一輸入信號，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組成上升沿檢測器，電阻R8、R9、電容C2和運算放大器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分別組成兩個電控開關(guān)。不難看出，當(dāng)間斷下行信號Uexdi處于空閑狀態(tài)時，其電壓為負(fù)的直流電壓，此時三極管Ql截止，運算放大器IClB輸出負(fù)電壓，三極管Q3、Q2截止；當(dāng)間斷下行信號Uran的數(shù)據(jù)碼元到來后，其每個上升沿經(jīng)過電容Cl和電阻R7組成的微分電路都將送給三極管Ql的基極一個脈沖電流，使三極管Ql反復(fù)飽和導(dǎo)通，進(jìn)而通過電阻R8對電容C2進(jìn)行放電，脈沖過后+12V電源電壓會通過電阻R9和R8對電容C2充電，但由于充電的時間常數(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為運算放大器IClB的反相輸入端電壓，UIC1_7為運算放大器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，二進(jìn)制計數(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UKmi的數(shù)據(jù)碼元到來后，二進(jìn)制計數(shù)分頻器電路被優(yōu)先級控制信號開啟，輸出頻率為1200Hz的時鐘信號，移位寄存器開始工作，從而將間斷信號Uran延遲64個時鐘周期(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連接下行信號享有優(yōu)先權(quán)的主站1，U2連接下行信號沒有優(yōu)先權(quán)的主站2。本發(fā)明采用優(yōu)先級控制的方式實現(xiàn)了 RS232接口的擴展，用數(shù)據(jù)延遲的方式避免了站端接收數(shù)據(jù)的出錯，整個電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。該電路中優(yōu)先級控制是針對下行信號而言的，要求享有優(yōu)先權(quán)的下行信號必須是間斷的，即空閑時保持邏輯“ I”電平，這一點可以通過修改主站軟件的設(shè)置或程序來實現(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接口具有一個擴展電路，將一路RS232接口擴展成2路，使站端可與兩個主站同時通信；該擴展電路包括 分路器電路，用于將站端的上行信號分成兩路分別送往兩個主站； 加法器電路，用于將兩個主站的下行信號進(jìn)行疊加，一并送給站端； 優(yōu)先級控制電路，用于當(dāng)兩個主站的下行信號一個是連續(xù)信號UKm2、另一個是間斷信號Urxdi時，使間斷下行信號UKmi具有優(yōu)先權(quán)，不受連續(xù)下行信號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Ukxdi延遲超過I個字節(jié)時間后送入加法器，使站端不會誤將間斷下行信號Ukxdi起始的幾個碼元當(dāng)成連續(xù)信號Ukxd2被關(guān)斷時字節(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 級控制電路由上升沿檢測電路、邏輯電平保持電路以及電控開關(guān)組成，上升沿檢測電路檢測間斷下行信號Ukxdi的起點時間，邏輯電平保持電路依據(jù)該起點時間產(chǎn)生一個控制電平，驅(qū)動電控開關(guān)將連續(xù)下行信號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)制計數(shù)分頻器組成，其中，移位寄存器將數(shù)據(jù)延遲若干個時鐘周期；二進(jìn)制計數(shù)分頻器為移位寄存器提供時鐘信號，其開啟與關(guān)閉受控于優(yōu)先級控制信號；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擴展成2路RS232并且?guī)?yōu)先級控制的串行接口電路，主要應(yīng)用于電網(wǎng)調(diào)度自動化主從式多機通信系統(tǒng)中，使站端能同時與兩個主站通信。該接口電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。
文檔編號H02J13/00GK102969789SQ201210438030
公開日2013年3月13日 申請日期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 申請人:四川省電力公司德陽電業(yè)局, 國家電網(wǎng)公司