专利名称：电网调度系统站端与主站的通信接口的制作方法
技术领域：
本发明属于电网调度自动化技术领域，涉及一种电网调度系统站端与主站的通信接口，把I路RS232扩展成2路RS232并且带优先级控制的串行接口电路，主要应用于电网调度自动化等主从式多机通信系统中。
背景技术：
在电网调度自动化系统中，变电站端(以下简称站端)与调度主站(以下简称主站)之间的通信一般采用RS232接口标准和串行异步通讯协议。由于RS232信号的传输距离只有15米左右，因此为了延长通讯距离，还需要增加光纤、调制解调器等通信设备。某些情况 下，一个站端需要同时跟两个主站(例如县调和地调)通信。然而有些站端只有一个对外通信接口或者只有一路通讯通道连接到其中一个主站，所以这些站端只能实现与一个主站的通信，不能同时与另一个主站通信。
发明内容
本发明的目的，是提供一种电网调度系统站端与主站的通信接口，该通信接口将I路RS232扩展成2路，使站端能同时与两个主站通信。本发明的具体技术方案是
一种电网调度系统站端与主站的通信接口，采用RS232接口标准和串行异步通讯协议，所述RS232接口具有一个扩展电路，将一路RS232接口扩展成2路，使站端可与两个主站同时通信；该扩展电路包括
分路器电路，用于将站端的上行信号分成两路分别送往两个主站；
加法器电路，用于将两个主站的下行信号进行叠加，一并送给站端；
优先级控制电路，用于当两个主站的下行信号一个是连续信号υ·2、另一个是间断信号Urxdi时，使间断下行信号UKmi具有优先权，不受连续下行信号Ukxd2干扰，持续下传给站端;
数据延迟电路，用于将间断下行信号Ukxdi延迟超过I个字节时间后送入加法器，使站端不会误将间断下行信号Ukxdi起始的几个码元当成连续信号Ukxd2被关断时字节中的数据。所述优先级控制电路由上升沿检测电路、逻辑电平保持电路以及电控开关组成，上升沿检测电路检测间断下行信号uKmi的起点时间，逻辑电平保持电路依据该起点时间产生一个控制电平，驱动电控开关将连续下行信号Ukxd2关断。所述数据延迟电路由RS232/CM0S电平转换器、移位寄存器、CM0S/RS232电平转换器以及二进制计数分频器组成，其中，移位寄存器将数据延迟若干个时钟周期；二进制计数分频器为移位寄存器提供时钟信号，其开启与关闭受控于优先级控制信号；RS232/CM0S电平转换器和CM0S/RS232电平转换器用于RS232与CMOS电平的相互转换。本发明的有益效果是
上述技术方案通过将一路RS232接口扩展成2路，并且通过优先权控制，避免了两个主站发送至站端的下行信号之间的相互影响，站端不能同时与两个主站通信的问题迎刃而解。用数据延迟的方式避免了站端接收数据的出错，整个电路结构简单，成本低廉。该电路中优先级控制是针对下行信号而言的，要求享有优先权的下行信号必须是间断的，即空闲时保持逻辑“I”电平，这一点可以通过修改主站软件的设置或程序来实现。
图I是本发明的通信接口在系统中的连接方式示意 图2是带优先级控制的RS232接口扩展电路的结构框 图3是优先级控制电路的结构框 图4是数据延迟电路的结构框 图5是分路器电路的原理图；
图6是加法器电路的原理 图7是加法器电路中的相关波形示意 图8是优先级控制电路原理 图9是优先级控制电路中的相关波形示意 图10是数据延迟电路的原理 图11是本发明完整电路的原理图。
具体实施例方式在电网调度自动化系统中，变电站端(以下简称站端)与调度主站(以下简称主站)之间的通信一般采用RS232接口标准和串行异步通讯协议。由于RS232信号的传输距离只有15米左右，因此为了延长通讯距离，还需要增加光纤、调制解调器等通信设备。某些情况下，一个站端需要同时跟两个主站(例如县调和地调)通信。然而有些站端只有一个对外通信接口或者只有一路通讯通道连接到其中一个主站，所以这些站端只能实现与一个主站的通信。实际系统中，两个主站之间往往具备多路通讯通道，这给我们提供了一个思路用一个RS232接口扩展电路将一路RS232接口扩展成2路，并按照图I所示方式进行接连，这样，站端不能同时与两个主站通信的问题将迎刃而解。然而RS232接口通常都是用于点对点通信，虽然它可以“点对多”发送数据，但是“点对多”接收数据则会因为接收数据之间的相互干扰而出错。为了解决这个问题，本发明采用RS232接口标准和串行异步通讯协议，根据主站发送的下行信号特点设计了一种带优先级控制的RS232接口扩展电路，它可以将I路RS232扩展成2路RS232接口，并且通过优先权的控制，避免两个主站发送至站端的下行信号之间的相互影响。本发明的电路结构
图2是这种带优先级控制的RS232接口扩展电路的结构框图。整个电路分为分路器电路、加法器电路、优先级控制电路和数据延迟电路4个部分。分路器电路的作用是将上行信号一分为二，分别送给两个主站，并且两个主站的接收端之间保持隔离，不会相互影响。加法器电路用于将两个主站送来的下行信号进行叠加，然后送给站端。其中，一个主站送来的下行信号是间断信号Ukxdi，另一个主站送来的下行信号是连续信号UKXD2。优先级控制电路的作用是首先对间断下行信号Ukxdi进行检测，一旦发现数据码元到来，则立即关断连续下行信号URXD2，从而使间断下行信号Ukxdi获得优先传输的权利。当两个主站的下行信号一个是连续信号URXD2、另一个是间断信号URXDl时，使间断下行信号URXDl具有优先权，不受连续下行信号URXD2干扰，持续下传给站端。之所以要进行优先级控制，是因为根据主站软件的不同，下行信号一般有间断与连续两种形式。例如，积成电子公司的ies500系统在发送命令数据以外的空闲时间里，下行信号没有数据码元，因而信号是间断的；而国电南瑞公司的0pen3000系统则用帧同步字头“EB90”来填充发送命令数据以外的空闲时间，因而信号是连续的。如果不采用优先级控制，让一个连续的下行信号和一个间断的下行信号直接相加，则后者中的命令数据会 因前者的干扰而无法传输。相反，采用优先级控制，并赋予后者优先权，则后者可以不受干扰的传输，而前者由于没有优先传输权，其命令数据可能会被后者影响。但是按照波特率1200bps，每10分钟发一次对时命令、每天发10次遥控命令计算，这种被影响的概率只有
O.005%左右，因此实际应用中完全可以接受。而且即使这种小概率事件发生，也只是让命令终止，而不会出现任何不良后果。优先级控制电路的结构框图如图3所示。它由上升沿检测电路、逻辑电平保持电路以及电控开关组成。其中上升沿检测电路的作用是检测间断下行信号Urau(具有优先权)的起点时间，并通过逻辑电平保持电路产生一个控制电平，然后驱动电控开关对连续下行信号U臓进行关断。数据延迟电路的作用是将间断下行信号Ukxdi延迟超过I个字节时间后送入加法器，而数据延迟期间加法器将输出高电平(逻辑值)，相当于在连续下行信号UKm2被关断后的时间里增加了超过I个字节长度的空闲位，从而保证站端不会误将间断下行信号Ukxdi起始的几个码元当成连续下行信号Ukxd2被关断时字节中的数据。数据延迟电路的结构框图如图4所示。它由RS232/CM0S电平转换器、移位寄存器、CM0S/RS232电平转换器以及二进制计数分频器组成。其中移位寄存器的作用是将数据延迟若干个时钟周期；二进制计数分频器的作用是为移位寄存器提供时钟信号，其开启与关闭受控于优先级控制信号；RS232/CM0S电平转换器和CM0S/RS232电平转换器用于RS232与CMOS电平的相互转换。本发明的电路原理
分路器电路由电阻R1、R2和运算放大器IClA组成，如图5所示。分路器电路有两路输出，一路为直通，即将上行信号UKm直接送向主站I ;另一路采用运算放大器IClA构成比较器对Ukxd同相放大，然后送向主站2。由于比较器的隔离放大作用，使得分路器电路的两路输出都具备较强的带负载和抗干扰能力，同时还可以防止两个主站之一出现的短路等故障对另一方造成影响，起着故障隔离的作用。图6所示为加法器电路的原理图，它是由运算放大器IC1D、电阻R3、R4、R5和R6组成的一个比较器型的同相放大加法器。图中，间断下行信号Uran经过延迟后的信号为Uexdiy,Uexd2为连续下行信号。当间断下行信号U·处于空闲状态时，Ukxdiy为负的直流电压，此时加法器电路相当于只有连续下行信号UKm2 —个变化的输入信号，因此加法器电路的输出Utxd=Ukh32 ;当间断下行信号UkxdiW数据码元时，由优先级控制电路产生的优先级控制信号将经过电阻R13使三极管Q3饱和导通，从而将连续下行信号UKm2经电阻R4接地而实现关断，此时延迟后的间断下行信号队^^的第一个码元尚未到来，仍然为负电压，因此加法器电路输出也为负电压；而当延迟后的间断下行信号Ukh31y的第一个码元到来之后，由于它是加法器的唯一输入信号，因此加法器电路的输出UTXD=UKmiY。相关波形如图7所示。图8为优先级控制电路的原理图，其中电容Cl、电阻R7、二极管Dl和三极管Ql组成上升沿检测器，电阻R8、R9、电容C2和运算放大器IClB组成逻辑电平保持电路，电阻RlO和三极管Q3与电阻RlO和三极管Q2分别组成两个电控开关。不难看出，当间断下行信号Uexdi处于空闲状态时，其电压为负的直流电压，此时三极管Ql截止，运算放大器IClB输出负电压，三极管Q3、Q2截止；当间断下行信号Uran的数据码元到来后，其每个上升沿经过电容Cl和电阻R7组成的微分电路都将送给三极管Ql的基极一个脉冲电流，使三极管Ql反复饱和导通，进而通过电阻R8对电容C2进行放电，脉冲过后+12V电源电压会通过电阻R9和R8对电容C2充电，但由于充电的时间常数较大，电容C2两端电压将始终为负值，由于电阻R8上的压降很低，运算放大器IClB的反相输入端电压与电容C2两端电压近似相等，因 此运算放大器IClB将输出正电压，三极管Q3、Q2导通。相关波形如图9所示，其中Iqib为三极管Ql的基极电流，UIC_e为运算放大器IClB的反相输入端电压，UIC1_7为运算放大器IClB的输出电压。图10为数据延迟电路的原理图，其中电容C3、C4、电阻R12、R16、晶振Yl和集成电路IC2组成二进制计数分频器电路，集成电路IC3组成移位寄存器电路，电阻R13和二极管D2组成RS232/CM0S电平转换器，电阻R14、R15和运算放大器IClC组成CM0S/RS232电平转换器。当Ukxdi处于空闲状态时，二进制计数分频器电路处于关闭状态，输出低电平，移位寄存器不工作；当间断信号UKmi的数据码元到来后，二进制计数分频器电路被优先级控制信号开启，输出频率为1200Hz的时钟信号，移位寄存器开始工作，从而将间断信号Uran延迟64个时钟周期(约O. 053S)后经CM0S/RS232电平转换器电路输出至加法器电路。图11为完整电路的原理图，其中，U1、U2和U3均为9芯RS232接口(DB9)，U3连接站端，Ul连接下行信号享有优先权的主站1，U2连接下行信号没有优先权的主站2。本发明采用优先级控制的方式实现了 RS232接口的扩展，用数据延迟的方式避免了站端接收数据的出错，整个电路结构简单，成本低廉。该电路中优先级控制是针对下行信号而言的，要求享有优先权的下行信号必须是间断的，即空闲时保持逻辑“ I”电平，这一点可以通过修改主站软件的设置或程序来实现。
权利要求
1.一种电网调度系统站端与主站的通信接口，采用RS232接口标准和串行异步通讯协议，其特征在于，所述RS232接口具有一个扩展电路，将一路RS232接口扩展成2路，使站端可与两个主站同时通信；该扩展电路包括 分路器电路，用于将站端的上行信号分成两路分别送往两个主站； 加法器电路，用于将两个主站的下行信号进行叠加，一并送给站端； 优先级控制电路，用于当两个主站的下行信号一个是连续信号UKm2、另一个是间断信号Urxdi时，使间断下行信号UKmi具有优先权，不受连续下行信号Ukxd2干扰，持续下传给站端; 数据延迟电路，用于将间断下行信号Ukxdi延迟超过I个字节时间后送入加法器，使站端不会误将间断下行信号Ukxdi起始的几个码元当成连续信号Ukxd2被关断时字节中的数据。
2.如权利要求I所述的电网调度系统站端与主站的通信接口，其特征在于，所述优先 级控制电路由上升沿检测电路、逻辑电平保持电路以及电控开关组成，上升沿检测电路检测间断下行信号Ukxdi的起点时间，逻辑电平保持电路依据该起点时间产生一个控制电平，驱动电控开关将连续下行信号Ukxd2关断。
3.如权利要求I所述的电网调度系统站端与主站的通信接口，其特征在于，所述数据延迟电路由RS232/CM0S电平转换器、移位寄存器、CM0S/RS232电平转换器以及二进制计数分频器组成，其中，移位寄存器将数据延迟若干个时钟周期；二进制计数分频器为移位寄存器提供时钟信号，其开启与关闭受控于优先级控制信号；RS232/CM0S电平转换器和CMOS/RS232电平转换器用于RS232与CMOS电平的相互转换。
全文摘要
本发明公开一种电网调度系统站端与主站的通信接口，是把1路RS232扩展成2路RS232并且带优先级控制的串行接口电路，主要应用于电网调度自动化主从式多机通信系统中，使站端能同时与两个主站通信。该接口电路结构简单，成本低廉。
文档编号H02J13/00GK102969789SQ201210438030
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月6日 优先权日2012年11月6日
发明者廖学静, 周建, 张建, 牟勇, 蒋朝锋, 彭燕, 牛霞, 陈楷, 马建国 申请人:四川省电力公司德阳电业局, 国家电网公司