顺次完成数据处理,对所得结果的超限判断,做报警、显示、通信处理,这些完成之后就再进行下一次采集。
开始系统初始化信号采集子程序数据处理子程序Y是否温度超限N显示子程序报警通讯子程序 图4-7 主程序流程图
Figure 4-7 The main program flow chart
4.4.1数据通讯过程
主机定时发送监控命令，轮巡各个从机，主机发出监控命令后等待从机的应答。从机处于侦听状态，在接收到地址码后，立即判断是否在呼叫自己。如果不是，则不予理睬。如果是，则继续接收下面的数据。接收完一个主机监控命令后先进行校验，如果校验正确则解析接收的监控命令，并根据命令做出应答。如果
校验不正确则回送出错信息要求重发。
主机发出的监控命令通过 RS232 串行通信端口传输出去，此信号经过 RS232／RS485 转换卡，进行信号电位和类型转换后，在 RS485 网络上传播；从机接收到监控命令后，进行分析并将应答信息再送至 RS485 网络，此信号经 RS232／RS485 转换卡，由主机的 RS232 串行通信端口接收。
4.4.2数据通信协议
⑵ 系统采用半双工主从通信方式 ⑴ 主机监测命令的格式为： 地址码 命令码 校验码 结束标志码 地址码：两个字节，表明将送至的从机。
命令码：一个或多个字节，指定从机执行的命令。 校验码：一个字节，奇校验位。 结束标志：用字符 CR 表示命令结束。 ⑵ 从机应答的格式为： 地址码 数据 校验码 结束标志码 数据：一个或多个字节，表示从机应答的数据。其余和主机格式相同。
5 温度在线监测 IED（间隔层）设计
5.1 IED概述
IED 的英文全称 Intelligent Electronic Device，即智能电子设备。IEC 61850 协议中将 IED 定义为：由一个或多个处理器构成，且有能力接收外部资源和（或）向外部资源发送数据和（或）控制命令的装置。IED 是现代智能变电站间隔层的关键设备，与信息一体化平台、过程层（智能设备、合并单元和智能终端等）进行协调工作和双向的数据通信，在智能变电站一次设备在线监测系统中发挥重要作用。 根据 IEC61850 协议对实际的 IED 进行建模，达到了不同厂家的 IED 之间信息交换的目的，为 IED 之间的互操作提供途径，解决了以前变电站不同厂家设备之间通信协议不兼容的问题。基于 IED 的智能变电站减少了变电站状态监测以及保护装置互相之间的干扰，通信网络更加可靠和迅速，提高了信号传输的可靠性，进一步提高了变电站的自动化和管理水平，并且节省智能变电站系统的重复开发费用。
IED 在智能变电站系统中主要实现以下功能
1）协调功能：与站控层信息一体化平台（包括监控系统或在线监测系统）以及过程层一次设备智能终端进行协调工作，接收信息一体化平台的控制命令以及过程层设备上传的监测状态量，正确执行信息一体化平台的控制命令，及时将过程层上传的数据传输给信息一体化平台进行处理。
2）传输功能：IED 完成过程层和站控层之间信息的传输，例如智能变电站是通过 IED 将时钟信息传输给过程层设备实现时钟同步，接收站控层的时钟信息传输给相应的过程层，从而实现全站的时钟同步。
3）数据处理功能：IED 对有些设备采集的数据进行就地处理运算，并对设备故障信息进行存储以及本地显示。例如，温度在线监测告警算法模型的建立等。
4）嵌入 IEC 61850 协议：IED 接收过程层的数据可能来自不同的厂家，数据的格式也各不相同，IED 通过对接收数据进行 IEC 61850 协议封装，将不同的协议统一化，实现变电站的信息共享以及设备的互操作性。
5.2间隔层硬件设计
温升状态监测IED(间隔层)的工作流程为:温升在线监测IED在GPS对时信号的作用下,周期接收站控层下发的数据采集指令与控制指令,并将收到的指令解析后通过485总线下发至各温升在线监测终端单元。温升监测终端将采集的各一次设备热点温度状态量上传给温升在线监测IED,IED根据已经嵌人好的专家算法对在线监测终端上传的数据进行分析运算。
根据本IED的功能需求提出的硬件框架包括:
CPU(ARM+DSP)模块,电源模块,以太网通信模块,开关量输人输出模块,存储模块,Rs485通信模块,液晶显示,看门狗模块,RTC等。本装置采用的ARM芯片是三星公司ARMg系列53C2440A,该芯片是犯位精简指令集(RISC)的微处理器,功耗小,简单,稳定,具有高速的处理计算能力。DSP芯片采用TI公司2000系列TMS32oF28335芯片,该芯片具有强大的数据处理能力,可快速完成对各监测单元数据的采集和运算处理,DSP与ARM之间采用SPI通信。由于温升IED安装于变电站的强电磁场环境中,故采用金属外壳便于提高IED的抗电磁干扰能力和设备的稳定性。其外壳接口采用电气性能良好的穿墙式接线端子及专用插头,并留有RS485、JTAG和USB等接口,方便设备的调试及维护。在IED电源设计中采用多级共模电感串联,有效隔离外界电磁干扰；在信号采集部分通过两级光藕隔离实现完全的电气隔离；一次设备的通信中采用内部带有电源隔离、电气隔离的RS485模块,该模块具有很好的抗电磁干扰性能。温度在线监测 IED 的总体硬件结构如图4-8所示：
SDRAM过程层温度在线检测装仪FLASH人机交互RTCCAN接口485接口DSPTMS320F28335SPIUSBARMS3C2440A核心板光纤站控层监控中心电源模块JTAGDOGRS232DOG图4-8 温度在线监测 IED 硬件结构图
Figure 4-8 Temperature monitoring IED hardware structure
课题所设计的温度在线监测 IED 的主要功能及工作原理包括：
（1）主机（ARM）给从机（DSP）下发采集数据的指令（此部分通讯采用 SPI 实现）；
（2）从机（DSP）通过主机（ARM）下发的指令判断主机（ARM）需要查询的一次设备终端设备的具体编号；
（3）从机 DSP 向过程层温度监测终端设备下发采集命令，并接收终端采集到的数据（此部分通讯采用 485 总线完成）；
（4）从机（DSP）整合、筛选接收到的数据，并通过对监测的数据进行智能告警诊断，随后将主机（ARM）需要的数据重新打包并申请向主机（ARM）上传数据；
（5）主机（ARM）向从机（DSP）下达接收指令并接收数据信息。 （6）主机（ARM）将数据重新规约分类存储并配置成 IEC61850 协议标准，将数据共享到站控层
5.2.1 电源模块
电源采用AD/DC电源芯片,主要作用是将220V电压转换为5V和备用电源12V电压。SV电压通过线性稳压芯片MIC29503转换为3.3V提供给以太网接口电路和IED上其他器件的供电。因为DSP在系统中要承担大量的数据计算,在CPU内部,部件的高频率的转换会使系统功耗大大增加。所以采用双电源的供电式,3.3V电压经过线性电压调节芯片LM117一ADJ转换为l.9gV和l.5V为DSP内核供电,这样可大大降低系统的功耗。3.3V电压通过隔离电源芯片B0305提供5V隔离电源给485接口供电,电源部分的设计是系统的关键,其中隔离模块的设计很好的避免了外部电磁的干扰,如图4-9为电源模块图。