单片机组成的集散控制系统中双串口同时通讯的实现

1　系统的体系结构

1.1　系统要求与总体方案设计

该系统中有单相、三相、机械式和电子式等各种型号电能表，要求实时、准确、快速、可靠地采集各分散电能表的用电量数据，适应各种复杂的工业生产现场条件，连续运行、操作简便、维修快捷。硬件系统要具有通用性、可扩展性，并能适应各种大中型发电、用电企业的电量管理。因此在系统设计中，重点考虑了以下因素：实时性、高可靠性、环境的适应性、通用性、可扩展性、经济性等。

集散控制系统DCS(Distributed ControlSystem)是一种分散控制、集中信息管理系统。由于该系统是在电厂使用，并已有DCS平台，因此采用DCS作为主站，也可采用单独的上位机来管理。DCS中采用了双前置机热后备的冗余系统设计方法，2台前置机可相互替换以提高系统可靠性。

本DCS采用Interllution iFox工控组态软件，使用工业标准总线RS422将集抄系统硬件连入前置机，进行电量分析，负荷管理，并具有图形、曲线、报表打印输出功能，可与其他网络接口。由于采集模块一般都不少于几十个，如直接连入DCS，则测点太多，因此在DCS和采集模块之间增加一级数据集中器(简称集中器)，将一个集中器作为一个测点，减轻DCS的负担和大幅度降低成本，提高了系统的性能价格比。

集中器和采集模块之间，采用工业标准总线RS485进行双向通讯。集中器不断巡测采集模块，以统计存储各种用电数据，同时又要保证和DCS之间的正常通讯，这就要求集中器具备双串口同时通讯的能力。集中器中采用一片具有双串口的CPU(DS80C320)来实现双串口同时通讯。本系统中的RS422，RS232、红外通讯均使用通用工业标准ModBus协议。

1.2　系统组成与功能

集抄系统由电量采集模块、数据集中器、专用掌上电脑和DCS经RS422和RS485总线灵活配置而成。集抄系统组成图如图1所示。采集模块通过检测机械式电表表盘的转数或电子式电表输出的脉冲数，转换成电表用电量，经RS485总线将用电量数据上传。采集器中保存的用电量数据与原有电表上的用电量窗口显示值相一致。安装采集器后不改变原有电表的整体结构和计量精度。

采集模块具有独立的CPU和非易失性断电保持存储器及工作状态灯指示。可现场设置初始参数。故障自动保护。适应现有各种型号的机械式、电子式电能表。

集中器负责各电表用电量数据的集中收集，处理和存储。通过RS485总线与采集模块通讯，读取每个采集模块中存储的用电量数据。每台集中器最多可管理 256台电表。经RS422总线可与DCS之间进行双向通讯，接受DCS的各种集中器具有独立的CPU和非易失性断电保持存储器，可存储当前用电量数据和历史用电量数据。内部有实时时钟，断电后继续保持走时。故障自动诊断，并将异常状态上报DCS。可与其他系统(SCADA，MIS)直接进行接口。

DCS通过RS422总线与集中器进行双向通讯，读取集中器中存储的各电表当前用电量数据和历史用电量数据。用电量数据经DCS的记录存储及分析处理，为有关部门提供用电状况的统计分析和管理。每个DCS可管理64个集中器。DCS具有系统运行参数设置、校时、事件记录管理、曲线图形报表打印输出功能。实时读取并显示各电表的用电量数据，进行用电量数据分析。可与其他网络接口，将数据传输给其他系统(SCADA，MIS)供分析处理。专用掌上电脑又称掌上终端机。当掌上电脑安装上相应的软件后，利用红外口现场初始化采集模块，利用红外口/RS232口现场初始化集中器、抄取数据、状态信息等，是系统维护的重要工具。笔记本电脑也具有同样的功能。

2　集抄系统软件设计与实现

集抄系统软件包括DCS软件、集中器软件、采集模块软件和专用掌上电脑软件。其中集中器和采集模块软件用汇编语言编写，专用掌上电脑软件用专用掌上电脑编程语言实现。下面主要介绍DCS集抄系统软件和集中器中双串口CPU同时通讯的实现。

2.1　DCS集抄软件

DCS集抄系统软件采用Interllution iFox工控组态软件，在Windows 95(以上)和Windows NT系统软件平台下完成，使用电厂流行的动态图形对象和按键操作主窗口，类似Excel的表格大量用于数据录入与显示，美观简便的对话框和图形曲线人机界面设计，使用户操作快捷方便。DCS集抄软件主要包括下列功能：

(1)选择部分或全部浏览各种自动抄表数据和实时巡测数据。

(2)实时巡测、选抄功能可选择抄收一个或几个指定电表的当前电量，可选择不间断巡测部分或全部电表用户的实时数据。

(3)自动抄表功能可指定自动抄收时间间隔，自动抄收整点数据、每隔可选时间间隔的全部电表数据、每天指定的几个抄表时刻的电量数据等。

(4)各种报表曲线图形的打印和完善的操