标准接口范文

标准接口范文（精选9篇）

标准接口 第1篇

RWE发言人Caroline Reichert表示:“电动汽车在意大利充电的方式必须同丹麦、德国、法国完全相同, 这样电动汽车才有可能实现普及。”她表示, 目前各巨头仍在磋商当中, 还没有拿出何时开始使用这种标准化充电接口的具体时间表。

新的全球标准化电动汽车充电接口采用三点连接, 电压400 V。目前已经同意采用该接口的厂商包括大众、宝马、福特、通用、菲亚特、丰田、三菱等。而愿意以该接口提供充电站的能源公司包括Eon, Vattenfall, EDF, Npower, Endesa和Enel等。

标准接口 第2篇

王晖

摘要关键词简单介绍USB接口的特点和Philips公司的USB接口芯片ISP1581;详细介绍USB接口的硬件原理设计、固件开发流程及USB设备的调试。

USB

ISP158

1固件

枚举

微控制器接口

DMA 引

言

通用串行总线USB(Universal Serial Bu s是近年来应用在PC领域的新型接口技术;是一些大PC厂商,如Microsoft、Int el等,为了解决日益增加的PC外设与有限的主板插槽和端口之间的矛盾,而制定的一种串行通信的标准。USB以其高速、易于安装配置、使用灵活和可靠性高而日益受到人们的欢迎。现在已广泛使用于计算机和周边设备的连接,如键盘、鼠标、打印机、存储设备等。

USB控制器一般有两种类型:一种是MCU集成在芯片里面;另一种是纯粹的USB接口芯片,仅处理 USB 通信。前者由于开发时需要单独的开发系统,因此开发成本较高;后者只是一个芯片与MCU接口,实现USB 通信功能,因此成本较低、可靠性较高。本文主要介绍Philips公司的ISP1581器件的使用方法,它属于后者。1硬件设计

1.1I S P1581芯片特点

ISP1581 是一个高速USB 器件控制器。它实现了USB 2.0/1.1 物理层和数据协议

层的任务,并且实现了

连同端点EP0(设置用于 访问设置缓冲器在内的 16 个USB 端点的共同协 作;用于基于微控制器 的系统,与微控制器/微 处理器的通信是通过一 个高速的通用并行接口 实现的,接口速度可达 12.5M字节/s或12.5 M字/s;支持DMA传输, 可很好地实现与大容量

存储设备的接口;通过ATA/A TAPI接口,可以直接与ATA/A TAPI设备相连。ISP1581能适应大多数设备类规范的设计,非常适合做很多外围设备,如打印机、扫描仪、外部大容量存储器和数码相机等的外部接口。(注: ATA/A TAPI,Advanced Technology Attachmen t/Advanced Technology Attachment Peripheral Int erface。中文名称为高级技术附加装置/高级技术附加装置外围接口。ATA是一种硬盘接口标准,ATA标准的接口类型其实就是IDE 接口类型。

1.2I S P1581内部模块功能描述

ISP1581内集成了多个模块,各自完成不同功能,如图1所示。

① USB2.0收发器。模拟收发器通过集成的终端电阻直接与USB电缆相连。

② Philips串行接口引擎(SIE,Serial Interface Engine。完成所有USB协议层的功能,主要完成以下的功能:同步方式的识别、并行/串行的转换,位填充/解除填充、CRC校验/产生、包标识(PID校验/产生、地址识别和握手评估/产生。考虑到速度,它是全硬件的,不需要

DREQ,DACK CS0,CS1, [16:0] DS/WR 图

1ISP1581内部结构方框图

固件介入。

③ 存储器管理单元(M M U和集成RA M。MMU 和集成RAM 实现了USB 总线和微控制器管理器或DMA 管理器之间的速度转换。

④ 微控制器/处理器接口和微控制器/处理器的管理器。可以直接与大部分微控制器相连。

⑤ DMA 接口和DMA 管理器。DM A 管理器接收到DMA 命令后,可直接把数据从内部RAM 传送到外部DM A 设备或从外部DM A 设备传送给内部RAM。

2硬件连接

ISP1581 有一个快速通用接口,利用它可以实现与大

部分类型的微控制器/处理器的通信。上电时,由引脚BUS_CONF、MODE1 和MODE0 共同设置。由于MMC2107的外部地址、数据总线是分开的,因此在本开发平台上ISP1581只能工作在通用处理器工作模式下,设置方式如表1所列。

ISP1581提供微控制器接口与微控制器进行数据传输,也支持DMA 传输。在微控制器速度较高时,两者的读写访问速度均可达12.5M b/s ,采用DMA 方式会增加电路设计的复杂度。经过综合比较,采取微控制器接口方式。USB 模块硬件连接原理如图2所示。

注:①ISP1581提供两种复位方式:a.ISP1581集成有上电复位电路(POR, RESET 引脚接电源,实现上电复位功能。b.RESET 引脚接MMC2107的一个数字I/O 引脚，将该引脚置低800μs 后置高,实现复位。②ISP1581 的供电电压为3.3V 或5.0V ,I/O 引脚最大能承受5.0V 的电压。根据I/O 口的电压,从3.3V 和5.0V 中选择一个作为供电电压。

3I S P 1581固件(F I R E W A R E 程序设计 由于所有的通信都是由主机发起,设备只能响应来

自主机的命令。在这种结构下,ISP1581的固件采取中断驱动。这样一方面保证了快速的数据传输和较好的软

件结构,另一方面简化了编程和测试。

固件程序由5部分组成,如图3所示。(1主循环流程

上电后,初始化MMC2107和ISP1581。然后,主循环程序轮询检查事件标志,进入相应的子程序进行进一步的处理。图4是主循环的流程。

表

1设置工作方式

注:这里使用16位总线,AD[0]必须与ISP1581的地端相连。图

3固件结构和数据流向 图

4USB主循环程序

图

2MMC2107与ISP1581硬件连接原理

(2中断服务程序(ISR流程

图5所示的中断服务流程,用来处理由ISP1581产生的中断。通过访问ISP1581的中断寄存器,建立正确的事件标志,以通知主循环程序进行处理。(3USB 标准请求处理

进行应用通信以前,主机必须枚举设备。该过程是通过给端点0发送包含标准设备请求(CHA P_9的控制传

输实现的。USB 标准请求流程(见图6译码设备请求类型,转到相应的处理子流程。枚举过程如下: ①主机使用默认地址(地址0读取设备描述符G etDeviceDescriptor;② SetAddress;③ 连续3次G etDev iceDescriptor ,读取全部设备描述符;④ G etConfigDescriptor;

⑤ G etStringDescriptor(可能没有;⑥ 读取全部ConfigDescriptor 后,主机将找到新设备,提示安装驱动程序。⑦ 在设备能通信前,主机给出SetConfiguration 请求,设备收到后调整有关信息,使设备能被客户软件利用。(4厂商请求处理(VENDOR 厂商请求和USB 标准请求一样,都根据控制传输的内容进行相应处理。本开发平台的固件程序中定义了两个厂商请求,分别为取得固件版本和将批量数据写入设备或从设备中读出数据。

取得固件版本流程如图7所示。主机发送批量数据读写请求时,在控制传输的数据阶段,主机给出需要传输的数据字节数、数据传输方向、页索引和数据定位。控制传输结束后,主机和设备就可以根据双

方约定,启动批量传输。批量传输流程如图8所示。调

试 4.1 调试步骤

USB 的调试可分为以下几个步骤: ① 若USB 芯片正常工作,可实现软连接,将设备插 入主机后,主机上出现“未知设备类型”的USB 设备;② 提供描述符,提供正确的VID 和PID 后,主机能够识别设备,但要求提供设备的驱动程序;③ 安装驱动程序后,调试各端点,使其均可传输数据,用主机端的测试程序对其进行测试,验证硬件及固件的正确性。

中断服务程序

图

5中断服务程序流程 图6

USB标准设备请求流程 取得固件版本

图7

取得固件版本流程 图8

批量传送流程

4.2调试工具

因为每一次USB的传输过程,都有时效要求,等待时间过长,通信过程也就中止了,因此不适合用硬件仿真器来设断点调试。可采用串口辅助调试过程,即在固件代码中加入类似于Printf的语句,向串口输出一些信息。借此,可以知道程序是否运行到此处,以及运行到此处时相应的变量或寄存器值。

设备完成配置后,在Bus Hou nd中可看到该设备(bus Hound是一种应用软件。选择该设备,就可以对主机与此设备间的通信数据进行分析和监视。Bus Hound 工作在主机端,串口工作在微控制器端。将串口调试和Bus Hound两种手段配合使用,可以使USB通讯过程的调试更加容易。

在调试USB设备时,还可使用UsbView程序。在该程序中可以查看设备描述符、配置描述符和端点描述符是否正确。

新一代AV接口标准HDMI 第3篇

HDMI的发展

HDMI（High Definition Multimedia Interface）是高清晰多媒体接口的缩写。2002年4月，日立、松下、飞利浦、索尼、汤姆逊、东芝和Silicon Image七家公司联合组成HDMI组织。HDMI工作小组(HDMI Working Group)负责HDMI规格的制定和研发，HDMI Licensing, LLC是许可代理商，负责管理HDMI的授权、规格的许可发布、推广HDMI标准并为零售商和消费者提供关于HDMI的培训。2002年12月上述七家公司共同发布了HDMI 1.0规格，2003年7月HDMI兼容性测试规格1.0公布，9月第一台商用HDMI系统在CEDIA展出，10月HDMI被DVD官方机构核定为标准讯号传送制式之一。2004年1月在CES展会上有超过100项HDMI产品展出，2004年5月HDMI 1.1规格发布。到2005年3月已有189家公司成为HDMI的许可采纳者(adopter)，只要付15000美元年费，就可免费下载取得HDMI规格书，开发HDMI IC。HDMI已经获得所有主要的消费电子产品制造商的采用。

HDMI的特点

HDMI是基于DVI（Digital Visual Interface）制定的，可以看作是DVI的强化与延伸，两者可以兼容。HDMI在保持高品质的情况下能够以数码形式传输未经压缩的高分辨率视频和多声道音频数据，最高数据传输速度为5Gbps。HDMI能够支持所有的ATSC HDTV标准，不仅可以满足目前最高画质1080p的分辨率，还能支持DVD Audio等最先进的数字音频格式，支持八声道96kHz或立体声192kHz数码音频传送，而且只用一条HDMI线连接，免除数码音频接线。同时HDMI标准所具备的额外空间可以应用在日后升级的音视频格式中。与DVI相比HDMI接口的体积更小而且可同时传输音频及视频信号。DVI的线缆长度不能超过8米否则将影响画面质量，而HDMI基本没有线缆的长度限制。只要一条HDMI缆线，就可以取代最多13条模拟传输线，能有效解决家庭娱乐系统背后连线杂乱纠结的问题。HDMI可搭配宽带数字内容保护(High-bandwidth Digital Content Protection；HDCP)，以防止具著作权的影音内容遭到未经授权的复制。正是由于HDMI内嵌HDCP内容保护机制，所以对好莱坞具有特别的吸引力。HDMI规格包含针对消费电子用的Type A连接器和PC用的Type B连接器两种，相信不久HDMI将会被PC业界采用。

HDMI的现状及前景

HDMI这个标准具备多种用途，能成功解决许多困扰消费电子产业的问题。HDMI标准采用TMDS (Transition-Minimized Differential Signaling)技术，具有每秒数千兆的影音内容传输带宽，再加上Intel的HDCP内容保护技术，对消费电子产业链的每一份子而言，HDMI标准都提供了理想的解决方案，所带来的结果是整齐美观的线缆与接头组装，而一般的消费者也觉得便于使用。

另一方面，DVD拷贝管制协会(CCA)规定，所有播放CSS保护内容且画质高于480p/576p的DVD机，必须具备HDMI-HDCP或DVI-HDCP输出端子。美国的FCC也规定在2005年7月1日后贩售的所有“具数字有线功能”(digital cable-ready)的电视，均必须具有HDMI-HDCP或DVI-HDCP输入端子。此外，CableLabs也在其OpenCable计划中，规定所有高画质数字电视盒(HD-STBs)必须具备HDMI-HDCP或DVI-HDCP输出端子。代表欧洲信息通信技术与消费电子产业的组织EICTA，也于2005年1月19日在布鲁塞尔宣布，任何贴有“HD Ready”的显示设备，必须通过HDMI或DVI数字接口接收高分辨率内容的传输，而且其HDMI或DVI输入端子必须要支持HDCP。所有这些规定更加强化了HDMI在市场上的地位。

2003年，HDMI消费类电子产品的销售量只有25万台，但在2004年便成长至600万台以上。市场分析师认为应用HDMI的趋势将持续快速成长，并预期配备HDMI的产品的销量在2007年将增加至1.25亿台。根据IDC与Silicon Image的估计，在2005年年底，全球将会有超过1500万台HDMI功能的数字电视，并在2007年年底成长至将近5000万台。

多功能电能表标准通信接口设计 第4篇

1.1 具有采集功能电能表的设计原理

具有采集功能的电能表一般由多功能电能表和通信模块组成。多功能电能表和通信模块之间通过通信接口相联,工作原理如图1所示。

多功能电能表部分由电流互感器、高精度高速模/数转换器、计量芯片、计量管理微处理器、实时时钟、数据接口设备和人机接口设备组成。高速模/数转换器将来自电压分压,电流互感器的模拟信号转换为数字信号,并对其进行数字积分运算,从而精确地获得有功电量和无功电量。微处理器依据相应费率和需量等要求对数据进行处理,其结果保存在数据存储器中,并随时向外部接口提供信息和进行数据交换。

通信模块部分一般采用32位MCU和嵌入式操作系统方案,32位高速MCU负责通讯调度、抄表任务管理、异常检测和主动上报、协议解析、存储管理、状态指示等工作;大容量Flash负责数据存储;通讯模块内嵌各种通信链接软件(TCP/IP、UDP、PPP等);GPRS/CDMA通讯模块完成网络通信工作。

1.2 现有产品并未实现完整的“模块化”设计

现有产品在生产厂家内部的模块化设计,但是从使用方角度来看,在内部原理、软硬件设计、接口协议等方面实质上没有达到模块化设计的要求,主要表现在:

(1)通讯模块与基表的硬件接口没有统一规范。例如接口的插针位数不统一,因而赋予每针的功能不一致,没有明确的指示灯显示定义(没有规定各种状态指示灯的闪烁频率,如不同信号强度等级时的频率);基表和通信模块共用备用电源等;所以暂时不能实现模块的互换。

(2)通讯模块与基表的软件协议不统一。基表和通信模块功能及接口没有模块化的统一标准。基表与通讯模块之间通讯使用645规约,但各个厂家使用的补充通讯规约却不一致,因而从通讯协议上限制了模块互换。由于可供选择的信道越来越多(CDMA1X抄表网络、电话抄表网络、430M近距离无线抄表网络、以太网、将来的3G等),如果没有统一的接口标准,今后通信模块多种信道更换就会非常困难。

(3)通讯模块功能不一致。通信模块功能设计没有达到模块化的要求,主要表现在测量点数、冻结数据种类不一致,转发协议格式、参数配置手段不统一。各厂家不同配置接口和协议,有通过表计RS485转发的,有通过模块串口直接配置的,有为了方便自定义配置参数协议的,有按照国标的,形式过于多样化,为检测和出厂配置参数带来困难。

从目前国内产品的情况来看,都是以“模块化”作为设计理念的。但是现在的“模块化”是指的一家公司生产的基表和其生产的不同通信通道的模块之间实现互换,都是在其公司的认识范围内进行项目开展,缺乏统一的技术指标和实施方案。这种“模块化”在生产实际中没有实现不同厂家的基表和通信模块的统一和互通互换,从而带来了检测、安装、维护等一系列问题,直接增大了运行和使用的成本。

2 标准通信接口的设计

2.1 设计目标

(1)形成统一接口的技术标准,实现了模块的可互换性和平台的开放性,统一了检定、测试方法和步骤,适合批量检测、运行维护。

(2)多种抄表方式共存(RS-485、RS-232、红外、GPRS、CDMA、433M无线通信,电力载波通信、有线电话通信、以太网通信、将来的3G等),且随着通信技术发展不断的改进,而不用更换基表。

(3)模块功能多样化,可实现表计与通信模块一对一抄收存储和上传功能,多测量点抄表、存储和上传功能,简易负荷控制和数据传输功能,协议转发功能等。

(4)具有一定的防护能力。

2.2 硬件接口设计

硬件接口设计包括标准通信接口的管脚定义、功能描述、电气参数和外围设计要求,形式如图2所示。硬件接口物理要连接简单可靠、抗攻击能力强、信息沟通稳定、事件信息反应及时、电气安全性高,通信模块的任何质量问题不能够影响到表计的正常运行。

2.3 软件接口设计

软件接口的设计要适应通信技术的发展,满足多种通信介质接入的要求,并以统一的通信接口为基础实现通信装置的互通互换,以实现计量资源的合理配置。

软件接口设计是以DL/T 6451997《多功能电能表通信规约》为基础,在全面兼容《北京电力公司多功能电能表通信规约(2.0)》的前提下,制定的相应多功能电能表通信接口通信规约。

3 标准通信接口设计的意义

3.1 加强了集约化管理水平,实现计量资源的合理配置

供电公司计量设备投资大,数量多,计量设备的设计和选用应着眼于多种需求,提供灵活多样的解决方案。网络多功能表为实现单一基表多种抄表方式共存提供了基础。标准化的软硬件接口为GPRS通信方式、CDMA通信方式、有线电话通信方式、以太网方式、430M近距离无线方式提供了统一的接口,可以根据实际需要选用不同的通信模块,不需要更换电能表,实现计量资源的合理配置。

3.2 降低了计量纠纷发生的风险

清晰界定了计量模块和非计量模块,减少供用电双方计量纠纷。通讯部分与基表相互独立,如果产生通讯问题,只用更换、维护通讯模块,不需更换、维护原电能表,不容易让客户误解从而避免了计量纠纷,提高供电公司的经济效益和社会责任形象。

3.3 规范抄表工作,杜绝了违规现象

避免了人工抄表、收费的弊端。原始的手工抄表和收费,以及一些管理上的漏洞,用电管理中存在“关系电、权力电、人情电”现象。线路高损、抄表差错、客户欠费不仅使供电企业蒙受损失,也给用电客户带来了不必要的麻烦。该系统的实施,增加了用电透明度,最大限度降低了电费回收风险,也使客户用上了“放心电、满意电”。

3.4 实现用电负荷的集中监测

实现了有序用电管理,保障电网供需平衡和减少用户停电损失,提高电网建设投资效益,可以有效监测所辖网内的正常用电,为尽快分析和预测电力市场的变化,优化和评价市场策略,提供了原始数据支持,实现了客户用电信息的及时收集和掌握。

完善配电线路线损管理。配电线路线损管理需要对配电线路上客户侧电能消耗信息进行同时数据采集,既需要在同一时刻完成配电线路上的专用配变客户和公用配变的电量数据进行集中收集,才能分析得到真实的线路损耗。同时得到配电变压器运行情况和电能质量数据,对开展配电线损管理和优化配网结构提供依据。

3.5 为打击违法窃电提供了技术支持

由于北京电网用户数量众多,且地域广阔,用户分散,特别是农业用户供电半径较大,加之防窃电技术落后和计量、检查人员配套及管理严重不足。利用网络电能表可以实现用电情况的监测,尽早发现用电异常,为打击违法窃电提供了技术支持。

3.6 加强专业化和规范化管理,提高生产效率

规范化的设计简化了现场安装内容和步骤,明确了生产人员的职责。规范化的设计能够使现场安装只涉及到简单的操作,减少技术性设置,从而减少了现场出现问题的可能,且规范了对生产人员培训的内容,提高了生产效率。

标准化的设计,统一了检定、测试方法和步骤,适合批量检测,并且可以根据各属地供电公司的需求变化动态配送基表和通信模块,保证了工程的尽快完成。

规范化的设计实现了模块的互换性,简化了运行维护,属地供电公司只需要准备规范的通讯模块,不用准备多种型号模块,减少了运行维护的负担,提高了经济效益。

4 结束语

标准接口 第5篇

目前的软PLC大多针对不同的变量交互分别设计变量交互接口, 造成客户二次开发代码繁杂、工作量大。实现一个通用标准数据接口 (Standard Variable Interface, SVI) 可以减轻上层PLC开发人员的工作量、简化上层代码［１，２］。本文基于本项目自主研发的国产化软PLC, 展开了对PLC内部通信接口的标准化和通用化的研究。

1基于CoDeSys软PLC概述

图1为采用嵌入式软PLC系统的总体结构方案。 软PLC系统由开发系统和嵌入式运行系统两部分组成, 开发系统采用CoDeSys开发环境, 嵌入式运行系统采用VxWorks系统。软PLC均遵循IEC61131-3标准, 支持5种标准语言编程 (ST, IL, FBD, LD以及SFC) 。CoDeSys是德国3S公司开发的一个独立编程系统, 它几乎可以适用于所有的工业控制器, 支持包含IEC61131-3协议5种标准编程语言在内的6种语言［３］。VxWorks是美国风河公司推出的一款实时多任务嵌入式操作系统, 与其他嵌入式实时操作系统相比在实时性、可靠性方面具有一定的优势, 现已广泛应用于航空航天、军事、交通以及通讯等领域中。

2接口设计方案

2.1设计思路

SVI中共享的数据主要为上层PLC工程定义的IEC变量以及子控制任务的变量, 因此按照模块化设计思路给子控制任务分配一块固定大小的内存区用以存储对应控制任务变量, 并给PLC上层工程也各自分配一片同样大小的内存区, 通过一套对内存区变量的映射机制来实现变量共享。

2.2共享数据区规划

根据不同的数据类型将存储变量分为四类:MX, MB, MW, MR, 用以分别存储1位、8位、32位长度的整型数据以及32位浮点型数据。每种数据各预留256个。计算得到每个共享区分配长度为:256*1 + 256*8+256*32+256*32位共2 336字节。

为了方便统一寻址, 在变量与数据区间增加一层变量到地址的映射, 既可以通过变量名对变量进行访问, 也可以通过统一的地址形式对变量读写。

2.3标准数据接口的实现

图2为SVI映射关系的创建流程, 在上电时, PLC读取NorFlash中的配置文件, 调用解析程序获得配置信息, 根据获取的用户配置信息初始化共享数据区, 并根据配置文件建立起用户配置的SVI变量的映射关系, 将对应的数据写入数据区。

CoDeSys有一套严谨机制用以对IEC变量访问, 工程中的每个变量, 都会生成对应的一个函数块来保存名字、数据类型以及数据地址等。例如在工程Application1中声明一个全局变量列表GVL:

VAR_GLOBAL

nCounter:INT :=20;//定义全局变量nCounter, 并初始化END_VAR

另外在Application1中声明一个程序组织单元POU:

图3为实例对应底层创建的IEC变量结构。图3中IEC变量采用树形结构进行管理, 第1级节点为工程节点, 即CoDeSys每创建一个工程则对应生成一个工程节点。如前CoDeSys介绍中所述, 在CoDeSys工程中采用程序组织单元 (POU) 实现主程序, CoDeSys将第2级节点分为全局变量列表GVL节点与POU PLC_PRG节点, 第3级叶节点保存了声明变量的信息。

CoDeSys的动态链接库提供丰富的接口以方便二次开发, 其中CmpIecVarAccess组件提供了对IEC变量访问的接口, 可以获取CoDeSys工程中定义的全局IEC变量。为了简化上层用户使用SVI变量的操作, 默认全局变量即为SVI变量。因此在下载CoDeSys工程时, 可以通过调用CmpIecVarAccess组件获取CoDeSys工程中全局变量的信息, 根据获取到的IEC变量信息创建PLC主任务对应的SVI子链表, 添加IEC全局变量名称到分配的内存地址间的映射, 完善整个SVI链表。

根据前述分析, SVI采用3级链表结构, 结构示意图如图4所示。第1级节点为控制任务轴模块节点, 如前所述PLC系统控制任务默认为第0轴, 第2级节点为变量名, 第3级节点为映射地址。当需要访问一个SVI变量时, 既可以仅通过变量名 (控制模块变量名) 取得映射地址从而访问数据, 也可以通过统一的地址格式直接访问数据,

为了降低数据存储的时间消耗, 保证系统的实时性, 本方案采用了一种最简单高效的开源哈希实现结构———uthash［４］。uthash使用起来十分方便, 只要将头文件uthash.h包含进去就可以使用。

前述SVI数据变量的存储就是维护2层哈希表结构, 结构体定义如下:

第1级父节点, 实现任务模块到其变量名空间的映射, 其内哈希节点定义如下:

第2级节点, 实现变量名到标准地址的映射, 其内哈希节点定义如下:

hh为哈希节点句柄, 实现节点间的链接。

SVI_ADDR为变量地址结构体, 定义如下:

开放给上层用户的函数接口主要有如下几个:

SVI_Connect:父链表有对应的哈希节点, 则返回对应子链表的入口地址, 否则返回-1。

SVI_GetAddr:取到对应的变量名与变量地址结构体子哈希表的入口地址, 根据变量名搜索映射哈希表, 取得对应的rSVIAddr并返回。

SVI_Write、SVI_Read:根据rSVIAddr搜索对应的数据映射表, 得到数据地址, 并根据数据类型进行相应的读写操作。

2.4多级PLC数据共享的实现

若有多PLC级联, 则选定其中的一个为主PLC, 主PLC发送任务定时检测数据区及配置区, 若有变化, 则将整片共享数据或配置信息按固定格式封装发往各个从PLC, 从PLC接收任务并解析接收到的数据, 若有变化则覆盖本地数据;从PLC若主动对数据区或配置区进行操作, 则将改动信息封装发往主PLC, 主PLC接收任务并对收到数据进行解析, 对本地数据区或配置区进行对应的改动, 以此实现各PLC上的数据实时同步。多级PLC数据交互过程如图5所示。

SVI程序流程如下:在软PLC启动时完成对SVI配置文件的解析, 并分配内存区;同步共享区数据, 并保留当前数据区的MD5值;等待下一次判断, 当主PLC的MD5值发生变化, 则将内存区打包发送给各从PLC, 并更新MD5值为当前值。

3实验及结果分析

采用一台电脑连接主PLC, 一台电脑连接从PLC, 分别编写CoDeSys环境下的测试工程, 在连接主PLC的CoDeSys测试工程中定义一个全局变量, 在连接从PLC的测试工程中实现对主PLC全局变量的访问, 在两个工程中依次实现对变量的加一操作, 且均采用100ms周期同时执行。累计执行50 000次, 在初始值为0时得到的最后计数值为100 000, 证明数据交互的有效性。

采用同样的连接设置, 主PLC每次对全局变量进行更改, 从PLC只进行读操作, 并分别记下每次更改的时间差值, 累计执行50 000次, 比较两边工程的累计时间差值, 总时间差值小于10s, 即每次的时间差值小于0.2ms, 证明了数据交互的实时性。

4结束语

SVI目前已经应用到基于本课题的嵌入式软PLC的风力发电控制系统中, 可以满足风力发电控制系统的交互需要, 数据交互的实时性与有效性均得到了验证。标准数据接口具有简洁、通用和灵活的特点, 对于推广软PLC技术具有一定的意义和价值。

参考文献

[1]赵强, 张建瓴, 可欣荣, 等.软PLC技术研究现状与发展趋势[J].科技信息, 2010 (4) :120-121.

[2]王景辉, 师卫.嵌入式软PLC技术研究[J].科技情报开发与经济, 2007 (5) :208-209.

[3]王金辉.VxWorks嵌入式实时操作系统的原理和实现[J].无线电工程, 2007 (1) :62-64.

标准接口 第6篇

动力环境监控系统 (以下简称动环监控系统) 最初是从定位于厂商专业网管, 并在此基础上逐步发展起来的, 由于系统发展的历史阶段及技术限制, 动环监控系统产生了系统定位过于狭隘、互联性较差且不规范、用途单一、海量信息数据垃圾化等一系列的“系统孤岛”“功能单一”等影响其发展的瓶颈问题, 并且已经影响到了其发展。

特别地, 由于发展瓶颈问题, 作为中国移动综合网管系统“4+1”框架不可分割的一部分, 动环监控系统却一直游离在综合网管系统框架之外, 而未能与其他专业网管形成发展合力, 使得综合网管系统缺失了动力专业网管一环, 产生了“木桶效应”。

就像是为动环监控系统“私人定制”一样, “物联网”技术的发展以及“大数据”概念的兴起, 不但成为了促进动环监控系统突破发展瓶颈的一剂催化剂, 而且还成为了充分发挥动环监控系统真正价值的指路明灯。物联网技术的发展, 促进了动环监控系统数据采集技术的发展, 使得数据采集更加稳定、准确;而大数据概念的兴起, 则为如何利用好动环监控系统这一最早的“物联网系统”所采集到的海量信息数据、为日常维护和管理提供预测性分析, 提供了“融合系统”的理论基础。

2 动环监控系统在“大数据”背景下向融合监控方向发展

动环监控系统随着经营指标由“以KPI指标为导向”向“以客户感知为导向”转型, 在“数据挖掘”驱动下, 动环监控系统也推动着最初“以提高自动化程度为目的”的、单纯的专业型厂商网管在系统架构等5个方面产生了深刻的变化, 见图1。

在“大数据”背景下, 为了实现跨专业网管间的融合监控, 网管系统建设体现出“集中化”“融合化”的建设思路。动环监控系统作为综合网管系统“4+1”框架上不可分割的组成部分, 急需融入运营支撑系统OSS域关于专业网管向综合网管的规划及演进范畴, 实现动环监控系统与其他网管系统的融合监控, 实现“跨专业、大数据、规范化”的服务支撑能力。动环监控系统与综合网管系统“4+1”框架的融合关系, 见图2。

3 动环监控系统“标准接口”建设

实现动环监控系统在“大数据”背景下向融合监控方向的发展, 也就是实现动环监控系统与综合网管系统“4+1”框架的融合, 实际上就是要将动环监控系统所采集到的数据“输送”到综合网管系统“4+1”框架下的各个综合管理系统中, 与其他专业数据进行融合。

为了实现数据“输送”的目标, 实际上就是要建设一条“信息传输高速公路”, 打通动环监控系统“数据”和综合网管系统“4+1”框架下“数据应用”之间的“路”。而充当“数据高速公路”角色的, 就是两者之间的数据“标准接口”。由于标准接口处于承“上层应用”接“底端采集”的特殊位置, 因此其模型完备性、技术标准性、功能可伸缩性等指标, 就直接决定了整个体系的有效性、有价值性。

3.1 接口模型的建立

要建设好“标准接口”就必须先建立好“接口模型”, 要建立“接口模型”就必须先弄清楚系统数据模型。通过对“信息种类”的归纳不难发现, 动环监控系统中的数据可以划分为以下三种。

一是“资源信息”。资源信息是整个系统运行的基础, 主要包含了系统自身、所接入传感器、所接入设备等的资源类、属性类信息, 具有基础性强、数据量大、变动性小的特点, 并且起着为其他两类信息“导航定位”的作用, 是整个系统中最重要的信息。

二是“性能信息”。性能信息主要包含了系统自身、所接入传感器、所接入设备采集到的各类信息, 对于动环监控系统而言, 一般是指其遥控、遥测、遥调、遥信等“四遥”信息, 具有数据量很大、变动性大、价值性高的特点, 并且是告警信息产生的基础, 是整个系统中最有价值的信息。

三是“告警信息”。告警信息主要包含了系统自身、所接入传感器、所接入设备在超过一定限制所产生的告警信息, 具有数量总量很大但是每次很小、实时性强的特点, 是整个系统检查自身完好性、被监控设备完好性的信息来源。

所以, 动环监控系统中各种信息最终可以归纳为“资源”“性能”“告警”等三类数据模型, 也就是说, 只要建立起与此对应的“‘资源’‘性能’‘告警’三大接口模型”, 那么就能够满足后续数据应用的要求。

资源接口模型, 参考中国移动《中国移动资源数据模板V3.1》, 建立了32类设备的资源模型;性能模型, 在参考日常维护管理需求的基础上, 自行定义了26类设备、343条性能模型;告警模型, 参考中国移动《动环告警标准化字典表 (2013版) 》, 建立了32个字段的告警模型。资源、性能、告警接口模型部分字段见图3。

三类接口模型的建立, 实现了资源、告警模型与上层规范的“直接覆盖”、而性能接口也是在遵循上层规范的基础上, 尽可能多地纳入了性能字段, 也具备了相当的数据完整性, 据此, 可以说接口模型具备了相当高的数据完备性。

3.2 接口的标准化

由于各类数据及其模型分别有着不同的特点, 所以, 为了实现接口的稳定、可靠, 还必须依据数据、模型的特点找到相较更合适的接口协议技术。

首先, 业界常用的接口协议技术有如下几类, 其协议说明及特点见表1。

其次, 在前文分析中可知, 资源、性能、告警数据及接口模型的特点, 见表2。

因此, 实现资源、性能、告警接口时必须选择不同的接口协议方式, 并且通过接口模型、协议方式的优缺点的相互论证配合最终得到“接口标准协议方式”, 也就是实现了“接口的标准化”, 见表3。

3.3 标准接口的实现

在建立接口模型、并且依据接口模型的数据特点选择了“接口标准协议方式”之后, 按照广西公司动环监控系统以及综合网管系统的特点, 建立了如下的系统框架, 见图4。

通过上述系统框架, 有效地将不同厂商、不同系统之间、动环监控系统与综合网管系统之间进行了数据去耦合, 使得各厂商、各动环监控系统特殊性被隔离在标准接口之下, 动环监控系统与综合网管系统被隔离在数据采集层和数据处理层之间, 充分保留了动环监控系统、综合网管系统的特殊性, 大大增强了系统功能可伸缩性。例如, 与动环业务耦合性强的具体化应用直接在动环监控系统上实现, 而耦合性较弱的抽象化应用则可以在综合网管系统上实现。

4 结语

随着“物联网”及“大数据”发展, 动环监控系统迎来了一次“改朝换代”式的发展契机, 这就要求动环监控系统突破传统“系统孤岛”“功能单一”的瓶颈, 与其他系统一起实现融合监控, 而这第一步就要求动环监控系统实现“标准接口”。

通过标准接口, 不但打通了动环监控系统“数据”和综合网管系统“4+1”框架下“数据应用”之间的“信息传输高速公路”, 还通过对其模型完备性、技术标准性、功能可伸缩性的不断提升, 进而实现动环监控系统应用的多样化, 让动环监控系统这一“物联网”在“大数据”的时代背景下开出灿烂的应用之花, 见图5。

参考文献

标准接口 第7篇

iFIX是GE Fanuc的全球最领先的HMI/SCADA自动化监控组态软件，它以心iCORE为核心，包括数据采集和数据管理两个基本功能，是基于WindowsNT/2000平台上的功能强大的自动化监视与控制的软件解决方案。iFIX通过I/O驱动程序的软件接口与现场的输入输出设备进行数据交换，但是，iFIX软件只提供了世界各大仪器公司如SIEMENS、ABB等产品的标准驱动程序，大多数国内仪表在iFIX软件中都是没有驱动的，毕竟iFIX是国外的组态软件，这也使iFIX的用户使用性价比高的国内智能仪表成为一个难解决的问题。本文以池州市某热电厂HN-08WF型热网数据采集与管理系统中XSF-08T智能流量积算仪与iFIX组态软件进行远程通信为例详细介绍了非标准驱动国内智能仪表与iFIX之间实现通信的方法。

（二）工程简介

HN-08WF型热网数据采集与管理系统由XSF-08T智能流量积算仪、iFIX Server服务器、SQL Server服务器及局域网内客户机等组成，XSF-08T智能流量积算仪采集各热用户的实时差压、温度、压力等现场信号，并计算出经温度、压力补偿的蒸汽实时流量、实时热量、累计流量和累计热量等，通过RS-485通信网络将相关数据传送至iFIX Server服务器，iFIX Server服务器完成对采集到的现场数据进行显示、统计、报表、报警等功能，同时通过ODBC将数据传至SQL Server服务器，厂内局域网上的每台客户机不仅可以看到iFIX Server服务器上的组态画面，还能完成数据查询和报表生成等功能。其总体框图如图1所示。

iFIX Server服务器和XSF-08T智能流量积算仪采用RS-485标准接口(通信距离大于1200米时加一个中继器)，数据通信的基本方式采用轮询方式，由iFIX Server服务器呼叫XSF-08T智能流量积算仪，XSF-08T根据地址码判断是否呼叫自己，如是则响应并回传数据。其中轮询和响应格式如下所示。

轮询格式：

响应格式：

在此系统中关键的问题是如何安全可靠地将XSF-08T智能流量积算仪的现场数据传送到iFIX的实时数据库。

（三）通信接口实现方案

1. iFIX的数据采集功能

iFIX的数据采集功能如下：iFIX组态软件首先通过I/O驱动程序软件接口从现场的过程硬件获取数据，存入DIT表(驱动器映象表)中，iFIX内部数据库通过SAC程序(扫描报警控制程序)获取所需数据。

在由iFIX组成的监控系统中，一个节点(node)包括一个过程数据库(database)，一个过程数据库又包含若干个标签(tag)，每个标签代表数据库中的一个模块，块本身完成数据库中的特定任务，将块连接起来就形成了链(chain)，每一个链自动地控制特定功能或过程阶段。每个块又包含若干个域(field)。数据是以NTF (node:tag:field) 格式进行读写的。

块的数据来源有其他块、设备的DIT表(驱动器映象表)，键盘(通过显示链接)，配方。将现场数据输入到输入块的最好方法是通过驱动程序(Driver)对硬件进行操作，这也是iFIX推荐的方法，利用Driver对硬件存取的优点是性能稳定可靠，使用方便，在iFIX数据库中增加测点时只需进行简单组态即可。但是，iFIX软件只提供了世界各大仪器公司如SIEMENS、ABB等产品的标准驱动程序，大多数性价比高的国内智能仪表在iFIX软件中都是没有驱动的。

对于大多数系统集成商的工程人员来说，可以利用EDA方式，在VB6.0平台上开发一个同自己的非标准驱动仪表进行通信的程序，再将数据写入到iFIX数据库中。本文以VB6.0为工具，利用VB6.0的MSCOMM控件实现同XSF-08T智能流量积算仪的通信，然后再利用iFIX的API函数将数据写入数据库，从而实现iFIX同XSF-08T的通信连接。

2. iFIX的EDA应用程序编程接口

简单数据库访问EDA (Easy Database Access) 是iFIX提供的访问iFIX实时数据库的一种方案。通过安装i FIX EDA开发工具包 (生成vdba.dll文件) ，EDA提供了多达55个API函数，利用这些EDA函数可以方便地对iFIX实时数据库进行读写操作。

如前所述，iFIX数据是以NTF (node:tag:field) 格式进行读写的，EDA应用程序初始化时为每个NTF建立一个VSP (variable specification parameter) 形式的数据结构，VSP中包含某个特定域的内存地址、数据格式和大小，EDA利用这些信息快速访问iFIX数据库。

利用EDA开发接口程序有组方式和块方式两种。采用组方式时，事先注册一个或多个组，每个组包含一个或多个NTF标志符，EDA为每个组返回一个组句柄，为每个注册的NTF返回一个标签句柄，以备随后的EDA功能调用。完成上述功能的代码如下：

采用EDA方式编程灵活，速度快，占用系统内存少，对于非计算机软件专业的工程技术人员是一种非常好的方法。

（四）驱动程序的编程

在HN-08WF热网数据采集与管理系统中采用VB6.0中的MSCOMM控件与XSF-08T智能流量积算仪进行通信，并通过EDA将数据送至iFIX数据库，当然，数据也可以按相反的顺序进行传输。MSCOMM控件在Form_load窗体初始化事件中设置如下：

采样轮询在Timer事件中触发，Timer事件的触发周期为1s，代码如下：

将实时数据写入iFIX数据库在MSCOMM控件的OnComm事件中完成。事件驱动机制是处理串口交互作用的一种非常有效的方法。代码如下:

HN-08WF热网数据采集与管理系统在实际应用中还有一个重要问题, 即系统的可靠性。实践表明, 数据在传输过程中出错是不可避免的, 这就要求通信程序具有一定的检错功能和重发机制。正确响应的数据帧应同时满足以下条件:响应数据帧的长度为27个字节;数据帧的前两个字节为响应特征码;响应的地址与采样的地址要一致;计算出的校验和应与接收的校验和相等。出现错误时, 系统提出警告并重新采样, 如累计三次未成功, 则认为线路出现故障或流量积算仪出现问题。代码简介如下:

实践表明，采取检错和重发机制，在工程应用中效果是相当令人满意的。

（五）结束语

iFIX是全球最领先的HMI/SCADA自动化监控组态软件，已有超过300, 000套以上的软件在全球运行。但与国内性价比较高的智能仪表的通信对系统集成商来说是一个很棘手的问题，因为iFIX几乎没有国内仪表的驱动程序。本文提出的方法相信对国内智能仪表与iFIX的通信接口程序的开发具有一定的参考价值。

参考文献

[1]郭圣路, 张荣圣.Visual Basic6.0中文版从入门到精通[M].北京:电子工业出版社, 2008.

[2]杨永刚, 刑建春.基于iFIX的监控系统数据分析库的建立[J].工业控制计算机, 2005, 18 (11) .

标准接口 第8篇

随着我国信息化建设的飞速发展,表面贴装技术日益普及,其生产线已经从当初的十几条发展到了现在的数千条,我国也由此一跃成为了世界SMT第一应用大国。目前国防科研生产领域所拥有的表面贴装生产线已达几百条,但是在表面贴装技术领域中MES技术的应用却还很少,极大地制约了信息技术的发展和表面贴装技术水平的提高。虽然目前国外存在一些MES,如日本松下公司、JUKI公司、德国西门子公司等开发研制的,适用于自己贴片机等SMT设备的MES。但这些系统存在着仅适用于自己厂家的表面贴装设备等缺点[1]。

由于MES的关键是数据采集技术的实现,因此,针对以上情况,本文提出了一种基于RS 232接口标准的SMT数据采集技术。本文首先介绍了RS 232接口的基本内容,其次给出了SMT中基于RS 232接口标准的数据采集流程,最后采用VC++为开发平台对该采集技术进行实验验证。

1 RS 232接口标准

目前RS 232是PC与通信工业中应用最广泛的一种串行接口,RS代表推荐标准,232是标识号。RS 232采取不平衡传输方式,即单端通信。一个完整的RS 232接口有22根线,采用标准的25芯插头座。除此之外,目前广泛应用的还有一种9芯的RS 232接口。它们的外观都是一个D形,对接的两个接口又分为针式和孔式两种。

RS 232标准中定义了逻辑1和逻辑0电压级数,以及标准的传输速率和连接器类型。信号大小在正的和负的3～15 V之间。RS 232规定接近0的电平是无效的,逻辑1规定为负电平,有效负电平的信号状态称为传号(Marking),它的功能意义为OFF;逻辑0规定为正电平,有效正电平的信号状态称为空号(Spacing),它的功能意义为ON。

在RS 232标准中规定的设备可以分为数据终端设备(DTE)和数据通信设备(DCE)两类,这种分类定义了不同的线路用来发送和接收信号。一般来说,计算机和终端设备有DTE连接器,调制解调器和打印机有DCE连接器。

本文采用被广泛使用的9芯RS 232接口进行数据采集。

表1所示为在PC机、调制解调器和路由器等网络设备中使用的9芯RS 232接口的信号和管脚分配。

2 数据采集的实现

为了实现对装配印制板的实时监控,掌握每块印制板的装配质量,需要对设备的实时数据进行采集,为SMT车间中能够实现MES解决方案提供了指导思想[3,4]。

2.1 实现原理

本文提出的数据采集技术,根据9芯RS 232接口标准来实现SMT车间中计算机与设备的通信。通过从SMT车间现场自动化设备中采集实时生产信息,并传输到监控终端,分解成用户所需要的界面形式显示。同时,根据用户需求,对采集到的数据进行存储、输出等二次处理,并按照报警条件输出报警信息。

针对SMT车间需要采集数据的特点和RS 232口的通讯原理,本文实现数据采集时用到的主要函数如下:

2.2 主要流程

数据采集的主要流程如图1所示。

如图1所示,主机与设备通信之前,主机先检查是否连接成功,若已连接,则主机调用InitPort函数进行端口初始化,包括对传输速度,传输的数据位数等参数的初始化。接着主机(SetTimer函数)定时向设备发送命令,并根据不同情况向主机发送(使用WriteToPort函数)相应的命令,要求接收数据。设备响应命令发送其参数,若响应超时,则主机再要求重发。当主机接收到设备参数时,调用OnCommunication对数据处理,并判定是否结束。同时将已接收到的数据存入数据库中,并在屏幕显示数据。

3 实验验证

本文采用VC++为开发平台,使用面向对象语言C++和SQL SERVER 2000数据库,以西门子80F4、HS50贴片机为例,对数据采集技术进行模拟、验证。用多台计算机模拟主机和设备,将从生产线上采集到的数据存入数据库中。如图2,图3所示。

4 结 语

虽然目前大多数设备都具备采集参数的能力,但可靠性低,扩展性弱,且仍然需要人工逐个查看各设备参数或磁盘备份等。本文应用RS 232接口标准的特点,研究了基于RS 232接口标准的数据采集技术,并详细地列出了该技术的数据采集流程。实验证明,该技术通过RS 232口实现了主机与设备之间通讯,且该方法方便、快捷、简单,很大程度上克服了传统人工采集数据的实时性差、工作效率低、准确率不能保障等缺点,且本文的数据采集流程还适用于其他设备,扩充性良好。

摘要：数据采集技术是实现制造执行系统(MES)的关键,而目前MES在电子电路表面贴装(SMT)生产中的应用还很少,因此对数据采集技术的研究变得越来越重要。针对以上问题,对SMT中MES的数据采集技术进行了研究,并通过RS232串行接口的通讯原理,给出基于RS 232接口标准的SMT数据采集技术的详细流程。使用VC++为开发平台,以贴片机为例进行数据采集实验,实验结果表明,该数据采集技术能实时采集设备的数据,方便、灵活、便于扩充。

关键词：数据采集,表面贴装技术,RS232,制造执行系统

参考文献

[1]彭瑜.制造执行系统(MES)的发展和挑战[A].中国自动化学会制造执行系统(MES)在管控一体化中的作用研讨会论文集[C].2002.

[2]王延辉,姜建国,王宇.基于GEM/SECS协议的数据采集系统设计与实现[J].计算机工程与设计,2008(12):3 218-3 220.

[3]张沛泓,王松林,姜建国,等.SMT车间MES中飞针测试仪的数据分析和采集[J].中国科技信息,2008(10):113-114.

[4]王小婷,何惠森.SMT车间的数据采集[J].西安航空技术高等专科学校学报,2007(5):20-22.

[5]葛学峰.基于CH361的PCI总线数据采集系统设计[J].南京师范大学学报:工程技术版,2004,4(4):9-11.

标准接口 第9篇

随着计算机技术和现代通信技术的飞速发展, 电力系统正在向网络化、组件化的发展方向迈进, 从厂站侧间隔级的过程总线到主站侧的电力企业集成总线, 将逐步实现全面组网和互联。

但是, 由于电力系统及其应用的开发时间和设计模式不同, 电力系统网络中的主机服务器、操作站、人机交互平台在操作系统和通信接口上也不尽相同。与大多数分布式系统一样, 电力企业的系统间也存在异构性, 主要表现在计算机硬件平台的异构性, 操作系统的异构性, 数据库管理系统的异构性, 应用程序和服务的异构性以及信息的异构性。

本文研究的中间件数据平台, 将SCADA监控的电力系统模型映射为CIM模型, 连同实时监控数据导入中间件平台服务器端, 为中间件平台提供数据。HSDA接口作为整个CIS接口的重要组成部分, 遵循IEC 61970标准404部分, 定义数据浏览方法, 可为大批量数据提供实时快速查询, 为本文研究的重点。

1 IEC61970标准简介

IEC 61970标准是由国际电工委员会IEC (International Electrotechnical Commission) 分管电力系统控制和有关通信的第57技术委员会制定的。标准针对能量管理系统EMS (Energy Management System) , 定义了一系列应用程序接口 (API) 。IEC 61970标准核心问题是信息交换, 使用公共信息模型CIM和组件访问接口规范, 打破各个EMS厂家数据库的信息壁垒, 提升控制中心环境内外各种完全不同的系统之间交换信息的能力。

2 中间件数据平台

中间件数据平台, 将SCADA监控的电力系统模型映射为CIM模型, 连同实时监控数据导入中间件平台服务器端, 为中间件平台提供数据。对原有的SCADA系统上层应用, 同样进行封装, 通过标准的CIS接口访问数据模型, 中间件整体结构如图1所示。

如图1所示, 中间件数据平台从结构上来说分为三部分:基于CIS的客户端、基于CIM模型数据库服务器、基于标准封装的SCADA系统。

客户端访问, 基于CORBA中间件实现CIS中定义的接口, 其作用类似于一个基于标准的应用程序。客户端提供可视化的CIM界面, 用户可以清楚地看到接口返回的数据模型, 同时接口也可以访问量测数据, 以验证数据流的正确性。

基于CIM模型的数据库服务器, 其作用是利用关系型数据库, 存储全部的CIM模型数据。这些模型数据不仅仅是SCADA系统关心的设备信息、实时量测信息等, 还包括大量的历史数据、静态资产数据等。

基于IEC 61970标准封装的SCADA系统, 该部分包括模型映射、文件导入、接口实现几大功能模块。

3 HSDA接口分析与研究

3.1 HSDA概述

IEC 61970-404部分定义了高速数据访问服务HSDA。它使用DAIS数据访问DA服务, 对源自电力系统或与电力系统相关的数据进行访问。HSDA借鉴了工业系统数据存取DAIS的相关内容。DAIS组织架构按照其功能可以分为以下四个部分:

(1) DAISCommon接口, 为整个DAIS服务的公共部分。DAISCommon作为基础, 包含了DAF中的部分定义, 为后续的DAIS接口提供基本数据定义。

(2) DAISServer接口, HSDA总入口。提供客户进一步访问DAISDASession和DAISAESession的接口函数。

(3) DAISDASession接口, 数据访问部分。提供包含Node、Item、Property和Type类型的信息模型, 对EMS中资源进行组织, 供客户端访问。

(4) DAISAESession接口, 告警事件部分。为客户端提供订阅、报警和事件服务。

3.2 服务器与会话管理接口

DAISServer定义DAIS服务器对象, 它提供了创建销毁DAISDASession (数据读取和更新服务) 对象和DAISAESession (告警时间服务) 对象的接口函数。当多个客户同时访问DAIS服务器时, 服务器中始终只有一个DAISServer对象, 而每个客户都有一个DAISSession (包括DAISDASession和DAISAESession) 对象为其服务。

3.2.1 DAISServer接口

DIASServer接口中, 包含了DAISDASession和DAISAESession接口。而DAISDASession和DAISAESession接口又继承于DAISSession。

Server对象通常为永久性对象, 为HSDA接口访问的总入口, 可通过命名服务或交换服务传送到客户端。在Server对象中, 创建session对象, 根据用途不同, 可分别创建数据查询会话对象DAISDASession或报警事件对象DAISAESession。Server对象中可维护视图及公共组, 供客户端浏览查询。

3.2.2 DAISDASession接口

会话对象中提供了一系列IHome接口, 每个接口可对特定类型的数据进行操作。数据以结构体或结构体序列的方式组织, 而不是以接口实现对象的方式提供给客户端。因为如果以对象的方式返回数据项值, 如果访问的项数量众多, 可能会影响系统的整体运行性能。

DASession为实现数据访问的对象, 继承于DAISSession接口, 客户端可以创建一个或多个会话, 满足不同应用需求。DAISDASession接口文件及其实现类中, 定义描述Session状态的数据类型Session Status。

3.3 数据浏览接口

数据浏览接口包括以下四类:DAISNode、DAISItem、DAISType、DAISProperty。下面针对每类接口分析其功能、组成。

3.3.1 DAISNode接口

DAISDANode接口继承于DAISNode接口。此外, DAISNode.idl接口文件中定义的Iterator接口。将查询到的结果添加到迭代器中, 传递该类型的对象引用, 而不是传递包含大量数据的序列, 可减少通过ORB传输的数据量, 缓解通信压力。

3.3.2 DAISItem接口

项item为节点的属性, 节点代表现实世界中的对象, 而项表示对象的特性, 例如测量值、控制变量等。节点可能包含多个项, 每个项代表对象的不同属性, 每个项值都包含时间戳和质量码等属性。DAISItem接口文件中, 定义了描述项的Item Description类型数据结构。

3.3.3 DAISType接口

类型Type代表了相关属性和关联关系集合, 每个节点都有类型属性, 对应于DAF中的Class。每个类型由Resource ID标识, 并且使用label和description来描述。节点可通过Type ID来获得类型描述。DAISType的接口文件中定义描述类的Type Description类型数据。

3.3.4 DAISProperty接口

属性Property代表节点的某种特性, 可用特定类型值进行描述, 对应于DAF的property。属性Property中包含Resource ID、标签label、描述description和数值类型等数据成员。项通过其成员Item ID可获得属性描述。DAISProperty的接口文件中, 定义了描述属性的Property Description类型数据结构。

4 结论与展望

本文系统地研究了基于IEC61970标准的中间件数据平台, 主要完成了对高速数据访问接口HSDA的研究与分析。

(1) 本文还需在以下几个方面做进一步的研究:

本文分析研究了HSDA主要功能, 能够使用该接口进行数据浏览和查询, 但是由于时间关系, 还是有部分扩展功能接口没有实现, 这是下一步需要重点完成的工作。

(2) IEC 61970标准是不断发展完善的, 基于该标准在电力系统软件设计中的应用尚处于初级阶段。

参考文献

[1]曾国荪, 陈闳中.探索计算机系统异构性的描述[J].计算机科学.2006, 30 (12) :16-17.

[2]Draft IEC 61970:Energy Management System Application Program Interface (EMS-API) -Part 1:Guidelines and General Requirements[Z].

[3]张慎明, 刘国定.IEC 61970标准系列简介[J].电力系统自动化.2002, 26 (14) :1-6.

[4]余知敏.基于IEC61970标准的SCADA系统数据整合研究[D].南昌大学, 2008.

[5]周胜杰, 吴健, 林艳华.基于组件的DAIS数据访问服务的研究与实现[J].科学技术与工程, 2007, 7 (21) 5692-5694.

[6]杨胜.基于IEC61970的电力系统CIM/XML互操作研究[D].华中科技大学, 2007.

[7]Draft IEC61970:Energy Management System Application Program Interface (EMS-API) Part 1:Guidelines and General Requirements.Revision7.2[Z].

[8]Draft IEC61970:Energy Management System Application Program Interface (EMS-API) Part 2:Glossary.Revision 2[Z].