基于多串口通信的柴油发电机组远程监控平台

柴油发电机组在无市电供应及需要不间断供电的地方，如电信系统、电力系统、广播电视系统的机站、机房，银行、医院等单位的供电系统等得到了广泛应用。在电信系统内，通常一个县级局要管理多个供电机房，这些机房有的位于市区，有的位于偏僻的高山，有的有人值守，有的无人值守，但都需要不间断供电，一般每个机房有一至数台柴油发电机组，作为市电供电的备用电源，或是几台机组互为主备供电。对这些柴油发电机组实现计算机自动监控和统一管理就显得很重要，这样有助于减少值班人员的工作强度，提高工作效率，提高管理水平。在县级局内设集中监控中心，监控主机通过公用电话网实现对各个下级机站柴油发电机组的远程实时自动监控和管理，系统构建方便，实现简单，使用可靠，适合实际的需求，得到了广泛应用。
　　
1 系统结构
　　
　　柴油发电机组远程监控平台的系统结构如图1所示。

柴油发电机组经MODEM与电话线路相连，在电话线路的另一端再经MODEM与监控主机的RS-232串口相连。
　　
　　很多县级局和下级机站之间都有SDH信道相通，如果有附加的RS-232串口，也可以通过SDH信道传输数据，从而省掉电话线路两边的MODEM，等同于RS-232串口电缆直接相连。
　　
　　如果一个下级机站内有多台柴油发电机组需要监控，在电话线路允许的情况下，可以为每台机组分配一条电话线，各占用监控主机的一个RS-232串口。如果电话线路有限，也可将机站内的各台柴油发电机组通过RS-485总线连成一个网络，经过RS-485/RS-232转换器，再接MODEM（见图2），通过一条电话线路与监控主机相连，只占用监控主机的一个RS-232串口，每个机组分配一个地址，监控主机依靠地址来区分机组，轮流通过同一条电话线路监控各台机组，但这样一来会降低监控系统的反应速度。

RS-485总线为两线半双工串口总线，使用双绞线以平衡差分方式传送数据，其主要特点有：传送速率快，最快达每秒10M位；传送距离远，最远达1200米；抗干扰能力强，在噪声环境下长距离驱动32个节点。

　　
2 柴油发电机组监控模块
　　
　　每台柴油发电机组配一个监控模块，就可以通过串口对柴油发电机组进行计算机监控，各种信号从柴油发电机组电控箱内取。
　　
　　我们选用80C552单片机作监控模块控制****，采用大规模集成电路，并结合了先进的设计技术。监控模块带有双看门狗电路，确保系统在意外死机时能自动恢复工作，这在无人值守的情况下是极其重要的。
　　
　　柴油发电机组监控模块测量机组输出三相电压、三相电流、机组频率、机组转速、机油压力、冷却水温、燃油油位、机组启动电池电压、输出功率等运行参数并根据需要发送至监控主机。冷却水温、机油油压等参数的测量传感器一般都不是线性的，而且不同柴油发电机组生产厂家选用的传感器差异很大，监控模块保存监控主机发来的数据表格，并根据表格对采来的冷却水温、机油油压等参数进行线性化处理，以适应不同的传感器。监控模块有不掉电存储器，可以保存大量的工作、控制参数。
　　
　　当测量的运行参数超出设定的上下限报警值，监控模块根据复杂的控制逻辑控制柴油发电机组的各种动作：起动、停机、ATS转换等，并将各种报警信息以及柴油发电机组的各种状态（自动/手动状态、运行/停机状态、市电/油机ATS状态、油机/油机ATS状态）报告监控主机。
　　
　　监控主机也可根据需要遥控机组开机、关机、紧急停机、市电/油机ATS转换或油机/油机ATS转换等。
　　
　　柴油发电机组监控模块的所有设置都可以在现场通过面板键盘完成，或者由监控主机在远处通过串口进行。监控模块提供RS-232和RS-485两种接口，有电信总局协议和MODBUS协议两种型号，采用10位异步串行通信方式（起始1位，数据8位，停止1位，无校验位），数据传输率1.2kb/s—19.2kb/s可选，监控主机和监控模块之间采用严格的主从方式交换数据（监控模块只有在收到监控主机的命令后才会返回相应的数据，而不会主动发送数据给监控主机）。这样的设计非常适合构建我们的柴油发电机组远程监控平台。
　　
　　柴油发电机组监控模块根据功能的强弱不同，已经形成了系列产品，以适应不同的需求。监控模块本身结构灵活，功能扩充也很方便。
　　
3 通信协议
　　
　　我们使用两种通信协议：电信总局通信协议和MODBUS通信协议。
　　
　　电信总局通信协议参照电信总局《通信局（站）电源、空调及环境集中监控管理系统前端智能设备通信协议》，编码方式为ASCII码。信息传输方式为异步方式，起始位1位，数据位8位，停止位1位，无校验。传输波特率为19.2KB/S，9.6KB/S，2.4KB/S，1.2KB/S，0.6KB/S，0.3KB/S可选。
　　
　　MODBUS通信协议的编码方式、信息传输方式与电信总局通信协议要求相同。
　　
　　MODBUS协议描述如下：
　　
　　命令格式：AA，CC，SSSS，WWWW，LRC，CR，LR
　　
　　AA： 地址（两字节）；
　　
　　CC： 命令（两字节）；
　　
　　SSSS： 数据地址（四字节）；
　　
　　WWWW：数据（四字节）；
　　
　　LRC： 校验码（两字节）；
　　
　　CR： 回车；
　　
　　LR： 换行。
　　
　　响应格式：AA，CC，RENUM，DATA，LRC，CR，LR
　　
　　RENUM：返回响应数据字节数；
　　
　　DATA： 返回数据；
　　
　　其余解释与命令格式相同。