一种利用modbus通信协议实现人机交互的电网安全稳定控制装置及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统及其自动化技术领域，更准确地说，本发明涉及一种电网安 全稳定控制装置及其人机交互方法。
【背景技术】
[0002] 电网安全稳定控制装置（下文简称稳控装置）是电网第二、第三道安全防线的控制 平台，实现区域安全稳定控制、失步解列、频率电压紧急控制等功能。
[0003] 稳控装置界面的重要性已越来越突兀，人机界面成为用户体验不可分割的一部 分。传统的安全稳定控制装置人机界面，完全由稳定控制装置厂家自主研发，通信采用稳定 控制装置厂家自定义协议，使用键盘来实现人机交互。它有如下的缺点：1、界面不够美观； 2、操作不够方便；3、产品开发周期长；4、产品开发和维护成本高。
[0004] 为满足界面美观与操作方便性需求，目前发展成熟的技术之一就是触摸屏技术。 市场上有大量支持MODBUS协议的触摸屏，可作为安全稳定控制装置的人机界面。
[0005] MODBUS是工业现场总线协议中最受欢迎的一种，MODBUS协议在工作控制领域已 经得到了广泛应用，但稳控装置内部通信中尚未有使用MODBUS协议。在电力系统安全稳定 控制专业，由于其特殊性和独特的应用习惯，需要将现场MODBUS协议自身的特点与安全稳 定控制系统很好的结合，才能更好的开发出满足电网安全稳定控制系统需要的产品，从而 使产品更具市场竞争力。
【发明内容】
[0006] 本发明目的是：针对现有电网安全稳定控制装置人机界面技术的不足，提出一种 利用MODBUS通信协议实现人机交互的电网安全稳定控制装置及其方法。
[0007] 具体地说，本发明公开的利用MODBUS通信协议实现人机交互的电网安全稳定控 制装置是采用以下技术方案实现的，包括稳定控制功能模块和人机界面模块，所述稳定控 制功能模块用于实现电网安全稳定控制功能，所述人机界面模块用于实现监控界面所有的 数据显示和修改功能，人机界面模块为支持串口 MODBUS通信协议的触摸屏，稳定控制功能 模块与触摸屏间通过RS485连接，数据传输采用串行链路MODBUS传输模式。
[0008] 上述技术方案的进一步特征在于：数据传输时，稳定控制功能模块与触摸屏之间 的各类通信数据与MODBUS协议的功能码相互映射。
[0009] 上述技术方案的进一步特征在于：稳定控制功能模块与触摸屏间的数据传输采用 MODBUS协议的RTU传输模式。
[0010] 本发明公开的利用MODBUS通信协议实现电网安全稳定控制装置中人机交互的方 法，采用MODBUS协议的RTU传输模式进行数据传输，包括以下步骤： 1)初始化：完成通信的波特率设置、数据接收的串口中断和定时器设置，将全局变量 Num初始化为0,所述全局变量Num用于计算字符接收时间间隔T ; 2) 数据接收：包括串口接收中断和定时器中断两个过程，每接收一个字节就进入一次 串口接收中断过程以接收数据，在数据接收中定时进入定时器中断过程判断MODBUS-帧 数据的起始与结束； 其中，串口接收中断过程为：首先将全局变量Num置为0,然后判断帧起始标志frame_ start是否为1 ;如果frame_start为1，说明此次接收的数据是一帧新的数据起始，置正在 接收数据标志recv_flag为1，同时将frame_start重置为0 ;如果frame_start不为1，说 明此次接收的字符不是新的数据帧起始，然后判断T〈l. 5*T1的正确性，如果T〈l. 5*T1为 真，说明此次接收的数据是正在接收数据帧的正常数据，存储接收到的数据，如果T〈l. 5*Τ1 不为真，则不保存此次接收到的数据，重新设置帧的起始标志frame_Start为I ; 定时器中断过程为：首先将全局变量Num加1，然后检测T>3. 5*T1的正确性，如果为假 则直接返回，如果为真，再判断正在接收数据的标志recv_flag是否为1，若recv_flag为 1，说明有数据正在接收，重置recv_flag为0,同时设置帧结束标志frmae_end为1，表示已 经有一帧数据已经接收好，供数据处理及发送步骤中使用，若recv_f lag不为1直接设置帧 起始标志frame_start为1，串口接收中断过程检测到此标志则准备接收一帧新的数据； 上述T为字符接收时间间隔，等于Num乘以定时器定时时间间隔的值，定时器定时时间 间隔在初始化步骤中设置；Tl为根据波特率计算出的1个字符的传输时间； 3) 数据处理及发送：判断信息帧要求实现的功能，并给触摸屏回复信息，当检测到 frmae_end为1的时候，首先将frmae_end重置为0,然后判断地址码和CRC校验码的正确 性，依此判断该数据帧的有效性，如果数据帧无效，不向触摸屏返回信息，否则执行触摸屏 的命令，完成功能码的相应功能，向触摸屏返回一正常响应帧。
[0011] 本发明的有益效果如下：本发明的装置结构简单、抗干扰性强、实时性好。该装置 和人机交互方法克服了传统稳控装置人机界面的缺点，提高了人机界面的美观性和操作方 便性。装置选用支持MODBUS协议的触摸屏，有效节约了开发和维护的成本，缩短了产品开 发周期。采用了本发明的设计后，其他型号的符合MODBUS通信协议的触摸屏，也可以和稳 控装置的"稳定控制功能模块"无缝对接，从而使得产品升级换代更为方便。
【附图说明】
[0012] 图1是电网安全稳定控制装置硬件结构框图。
[0013] 图2是稳定控制功能模块的MODBUS通信程序流程图。
[0014] 图3是串口接收中断子模块流程图。
[0015] 图4是定时器中断子模块流程图。
【具体实施方式】
[0016] 本发明主要包括以下内容： 1、将电网安全稳定控制装置分为"稳定控制功能模块"与"人机界面模块"，并选择支持 MODBUS协议的工业触摸屏作