微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行端的設(shè)計(jì)與研究

自遠(yuǎn)動(dòng)終端微機(jī)化以來(lái)，其結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化。早期的微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)終端多為單CPU，即所有的數(shù)據(jù)處理由一個(gè)CPU完成，各種功能的擴(kuò)展通過(guò)輸入/輸出口實(shí)現(xiàn)。隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)管理進(jìn)程的不斷加快，要求實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)終端自動(dòng)化，遠(yuǎn)動(dòng)終端需要監(jiān)控的信息量不斷增大，實(shí)時(shí)性要求不斷提高，因此單CPU的遠(yuǎn)動(dòng)終端受到了擴(kuò)展能力、數(shù)據(jù)處理能力、實(shí)時(shí)性、設(shè)置的靈活性等諸多因素的限制。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，為遠(yuǎn)動(dòng)終端的多CPU工作方式提供了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)。
無(wú)論是單CPU還是多CPU的遠(yuǎn)動(dòng)終端，其所要完成的基本功能都是一致的。遠(yuǎn)動(dòng)終端除要完成“四遙“（遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)）功能以外，還應(yīng)完成電能（脈沖量）采集、遠(yuǎn)程通信以及當(dāng)?shù)毓δ艿?。遠(yuǎn)動(dòng)終端的硬件結(jié)構(gòu)通常是按RTU所需完成的功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，框圖如下圖1：
上圖中，各功能部分均可帶有CPU，組成特定功能的智能模塊。每一種功能模塊所處理的信息量是一定的，當(dāng)信息量較大時(shí)可用多塊功能模板。各模板之間的數(shù)據(jù)交換通過(guò)數(shù)據(jù)總線完成，外部總線可以是并行總線，也可以是串行總線。
RTU的軟件設(shè)計(jì)
多數(shù)RTU軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有時(shí)甚至不用操作系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)一般分為執(zhí)行代碼部分和數(shù)據(jù)部分。RTU的執(zhí)行代碼一般分成兩個(gè)部分：周期執(zhí)行部分和隨機(jī)執(zhí)行部分。周期執(zhí)行部分完成周期性的功能。
軟件的功能模塊層次主要如下：(1)主模塊：初始化，自檢，時(shí)鐘中斷服務(wù)，系統(tǒng)各模塊的調(diào)度管理。(2)通信模塊：完成發(fā)送與接收的中斷服務(wù)以及各類報(bào)文的管理，并完成向主站發(fā)送上行報(bào)文，以及接收主站的下行報(bào)文。(3)數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理模塊：主要完成遙測(cè)量的采集與濾波及故障儀的有關(guān)操作。(4)遙控監(jiān)督模塊：主要完成有關(guān)遙控的繼電器檢查，無(wú)返返遙控檢查，遙調(diào)檢查，遙控撤銷檢查等。(5)上行模塊管理：完成各類上行報(bào)文的處理。(6)下行模塊管理：完成各類下行報(bào)文的處理。(7)鍵盤模塊：鍵盤模塊完成鍵盤的掃描，鍵值的接收及有關(guān)處理，鍵的有效性分析，及具體鍵的處理。(8)顯示模塊：完成與有關(guān)的所有處理。(9)通用子程序模塊：模塊完成一些通用子程序的功能，如：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，濾波等。(10)靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)只讀：包括站管理總表、遙信狀態(tài)表、單控表、程控彪、遙測(cè)編碼表、電度編碼彪、單控對(duì)象編碼表、單控狀態(tài)表、程控對(duì)象、程控內(nèi)容表等內(nèi)容。
環(huán)境溫度和濕度對(duì)RTU的影響
深入研究器件在嚴(yán)寒下的工作特性發(fā)現(xiàn)，如果讓RTU是以連續(xù)工作狀態(tài)進(jìn)入嚴(yán)寒的，一般情況下，即使在-15℃以下，RTU仍能維持工作。這是由于器件自身的發(fā)熱維持了芯片工件所需的管芯極限溫度，因此選擇低功耗的器件是不利于設(shè)備在低溫下工作的。但是嚴(yán)寒中，一旦發(fā)生停電或人為關(guān)機(jī)，芯片溫度在停機(jī)后迅速下降，再啟動(dòng)就會(huì)遇到困難。研究表明，每次開(kāi)機(jī)后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間令器件充分預(yù)熱后再啟動(dòng)，啟動(dòng)成功的概率就很高，因此只需將監(jiān)視定時(shí)器（WDT）系統(tǒng)采用能在嚴(yán)寒下工作的工作品級(jí)芯片構(gòu)成，而RTU的其他部件仍采用民用品級(jí)芯片不變。
RTU模板的日常維護(hù)及注意事項(xiàng)
4.1RTU系統(tǒng)出錯(cuò)處理
(1)鍵盤顯示板或鍵盤及顯示故障，鍵盤輸入不顯示，或無(wú)反應(yīng)，則斷電檢查相應(yīng)硬件，進(jìn)行維修。(2)若接收不到調(diào)度端信息，信息也發(fā)不出去，則說(shuō)明串口故障，應(yīng)修復(fù)串口。(3)若有關(guān)功能受到影響，如遙測(cè)、遙信、遙控等，則說(shuō)明RTU模塊故障，應(yīng)檢修相應(yīng)模塊。
4.2RTU模塊檢查與處理
(1)遙信模塊檢查與維修。在運(yùn)行過(guò)程中，如某路開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)與實(shí)際狀態(tài)不符，應(yīng)進(jìn)行以下檢查：仔細(xì)檢查接插件及電纜是否連接正常。該路開(kāi)關(guān)量指示燈是否正確顯式，如不正確，則檢查外接線是否正確，+24V電源輸出是否正常。同一通道的另外七路開(kāi)關(guān)量是否正常，如正常則根據(jù)電路原理圖更換芯片。開(kāi)關(guān)信號(hào)均顯示為分狀態(tài)，則檢查24V電源保險(xiǎn)是否損壞及端子排上遙信母線端子是否松動(dòng)，并作相應(yīng)處理。(2)遙信模塊檢查與維修。在運(yùn)行過(guò)程中，如有控制失敗的現(xiàn)象，此時(shí)應(yīng)檢測(cè)其他的控制對(duì)象；如果均控制失敗，則應(yīng)檢查+12V電源；若只有某一路失敗，則應(yīng)根據(jù)原理圖檢查相應(yīng)芯片的輸出；若控制正常而校驗(yàn)不返回規(guī)定值，則是陣列繼電器校驗(yàn)部分有故障，對(duì)照原理圖檢查相應(yīng)部分。檢查板與板之間的連接線、接插件是否連接可靠。(3)遙測(cè)模塊檢查與維修。遙測(cè)量之出現(xiàn)最大或最小，則檢查YC板是否損壞及電源顯式是否正確，若遙測(cè)板損壞則更換YC板。
結(jié)語(yǔ)
微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的最突出特點(diǎn)是利用某種通信網(wǎng)絡(luò)將分散在現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行數(shù)據(jù)采集和控制功能的各現(xiàn)場(chǎng)控制站與位于操作中心的各個(gè)操作管理站連接起來(lái)，共同實(shí)現(xiàn)分散控制、集中管理的功能。本文從軟、硬件設(shè)計(jì)、日常維護(hù)及注意事項(xiàng)等方面對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行端設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的研究。