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网络型电能质量监测系统通信的研究

作　者: 杨夏飞
导　师: 佟为明
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 电能质量监测现场总线通信嵌入式系统 LPC2478
分类号: TM933.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 48次
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内容摘要

现代电力系统中,很多非线性电力设备的使用对电能质量有着极为不利的影响,电能质量问题已经引起了电力从业者的广泛关注。随着电力系统的发展,电网的智能化程度越来越高。在电网监测设备的智能化进程中,通信技术发挥着重要作用。电网监测设备对通信的可靠性、实时性有很高的要求。本文根据所设计的网络型电能质量监测系统的功能和硬件电路,制定了CAN/DeviceNet、RS-485/ModbusRTU、以太网/ModbusTCP三种现场总线的应用层协议,并对通信策略、通信时间进行了深入研究,设计了主站和从站的通信软件,实现了实时可靠的通信功能,满足了网络型电能质量监测系统的通信需求,具有重要的理论意义和实用价值。本文首先在对国内外研究现状进行了详细分析的基础上,进行了网络型电能质量监测系统的功能设计。并据此设计了各个硬件模块,主要设计了从站通信接口硬件以及人机交互接口硬件。为实现上述三种现场总线通信协议,首先对三种协议的标准和技术细节进行了分析,然后给出了相应协议在网络型电能质量监测系统上的一种实现方法,分配了相应的服务功能码,制定了相应的应用层协议,最后在理论上对通信时间进行了分析。在设计了硬件和制定了应用层通信协议的前提下,为了将通信功能在硬件上具体实现,以RealView MDK为平台构建了嵌入式系统开发环境,并移植了C/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统内核,集成了C/GUI图形用户接口,在此基础上对网络型电能质量监测系统的人机交互功能和通信功能进行了开发,并给出了具体的程序流程图。最后,对网络型电能质量监测系统主站的软件进行了设计,并与从站之间进行了通信功能的联合调试,调试结果证明通信功能的可靠性实时性都比较好,能够满足要求。目前本系统已投入实际运行,运行情况表明系统通信功能稳定、可靠、效果良好。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-17
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  10-11
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  11-16
    1.2.1 电能质量监测系统通信技术的研究现状  11-14
    1.2.2 现场总线在电能质量监测系统中的应用  14-15
    1.2.3 电能质量监测系统通信技术的发展趋势  15-16
  1.3 本文主要研究内容  16-17
第2章网络型电能质量监测系统功能与硬件设计  17-29
  2.1 引言  17
  2.2 功能设计  17-18
  2.3 系统硬件构成  18-22
  2.4 从站通信接口的设计  22-27
    2.4.1 CAN 通信接口  22-24
    2.4.2 RS485 通信接口  24-25
    2.4.3 以太网通信接口  25-27
  2.5 抗干扰设计  27-28
  2.6 本章小结  28-29
第3章系统通信协议设计  29-54
  3.1 引言  29
  3.2 系统通信策略  29-32
    3.2.1 系统通信需求分析  29-31
    3.2.2 数据传送规则  31-32
  3.3 CAN/DeviceNet 通信协议研究  32-36
    3.3.1 CAN/DeviceNet 总线技术分析  32-35
    3.3.2 CAN/DeviceNet 应用层协议制定  35-36
  3.4 RS-485/ModbusRTU 通信协议研究  36-44
    3.4.1 Modbus 总线技术分析  38-40
    3.4.2 Modbus 应用层协议制定  40-44
  3.5 以太网/ModbusTCP 通信协议研究  44-47
    3.5.1 ModbusTCP 协议描述  45-47
    3.5.2 ModbusTCP 应用层协议制定  47
  3.6 通信时间分析  47-53
    3.6.1 通信量分析  48-49
    3.6.2 通信时间模型  49-51
    3.6.3 通信时间分析  51-53
  3.7 本章小结  53-54
第4章从站人机交互与通信软件设计  54-71
  4.1 引言  54
  4.2 从站软件总体设计  54-56
    4.2.1 软件总体设计  54-56
    4.2.2 任务优先级的分配  56
  4.3 嵌入式开发平台  56-61
    4.3.1 μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统的移植  56-57
    4.3.2 μC/GUI 图形用户接口的集成  57-59
    4.3.3 人机交互功能的研发  59-61
  4.4 CAN 通信软件设计  61-63
  4.5 RS-485 通信软件设计  63-65
  4.6 以太网通信软件设计  65-70
  4.7 本章小结  70-71
第5章主站通信软件设计及系统调试  71-81
  5.1 引言  71
  5.2 主站软件开发  71-77
    5.2.1 总体设计思路  71-73
    5.2.2 系统通信程序设计  73-74
    5.2.3 数据存储程序设计  74-75
    5.2.4 人机交互界面设计  75-77
  5.3 系统调试  77-80
    5.3.1 软件调试环境介绍  77
    5.3.2 数据通信功能试验及分析  77-80
  5.4 本章小结  80-81
结论  81-82
参考文献  82-86
攻读学位期间发表的论文及其它成果  86-88
致谢  88

网络型电能质量监测系统通信的研究

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