变电站综合自动化监控系统及其通信研究77170.docx

本文由柠檬希子贡献Pdf文档可能在WAP端阅读体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。华中科技高校硕士学位论文变电站综合自动化监控系统及其通信探讨姓名：张洁申请学位级别：硕士专业：电力系统及其自动化指导老师：刘沛20040430华中科技高校硕士学位论文摘要随着我阑国民经济的持续发展和对电力能源牖骥的不断增长,对变电站自动化系统的要求也越来越高。磁微电子技术、计算机技术釉潺信技术的旋展使变电站练合自旗位鼓零褥蒯了迅猛发蓑。变毫辖自秘拖系统静鲤拇及姑肉透信方案懿选择，辩保JI垂系统高度牢靠性，提高谣彳亍性能，节约投资，戳及顺当实现变电晶综合自动能爨关重藤。与传统的通信方式相比，现场总线技术因其具有开放性好、蜜装维护便利、系统配要灵敏等优点嚣褥到了广泛翦运用,盛曩现场蕊绫技术必擦成海交电站综会爨萄亿逶语爱曩静必定趋势。论文讣辅所开发的JY2000型燮电站自动化.II蠡控系统，舟绍了监控软件的开发和监控系统的通信结构，探讨了监控主机、通信管蜷机以及疼惜jI蠡控单元之间的通信按术彝囊终。监控较筛采惩莲予多线程的藕翟方法，实瑰了后台遹信与蘸台操佟醐并行性，确保了系统工作盼实爵性。1.onWorks现场总线按术是一种毙金符合OSI七层协议的、殿用广泛的奸放式网络。论文巾探讨了LonWorkS技术豹总体特点，铮对Neuron芯慧，描述了其痰郝硬徐臻耦，势在分褥LonTatk协议瑟基疆土，对嚣终燮黎猥王薄庶壤、镀牖方法徽了详缀的说明。论文中设计了、Neuron芯片与基予专用芯片的智能疼惜单元的接口，依据燮电站自落纯熬逶繁豢采嚣LonWorkS瑶绣慧线懿特点,灵敏运逛姆终交爨涮定了逶雳姻弼终应用层协议。此井，论文还探讨了簸控主税和LonWorkS弼络豹数据交换拽术以及1.onWorks网络的组网技术。关键词：燮电站综合自动化通信多线程现场总线LonWorkS网络燮擞华中科技高校硕士学位论文AbstractWiththecontinuousdeve1Opmentandtheincmasingdemandfbrtheelectricpower,therequirementforoftheSubstationAutomationSystemcomputerandiSbeingthedevelopmentmicroe1ectronics,communication,theSubstationAutomationhasdevelopedrapidly.Toproper1yselecttheinfrastructureofSubstationAutomationSystemisofgreatsystemimportancetoassureitssystemreliabi1ity,topromoteitsperformanceandtosaveinvestment,Comparedwiththetraditionalcommunicationmode,theFie1dbusisexoterie,convenienttoinsta11andmaintain,flexibletoconfigureandCPp1iedabroad.TheapplicationofFieldBusisatrendinthedeve1Opmentofsubstationautomation.Inthisartic1e,amonitoringSoflewamdevelopmentandthecommunicationstructureahavebeenintroduced,fLrSf1yaccordingtosubstationautomationsuperviseandcontm1system(JY*2000).Theresearchabouttheprincip1eandprotocolofdatacommunicationamongthesuperviseandcontm1unit,communicationregulatorandprotectiverelayunitsisonalsomadeinthissection<,Basedthemultithreadmechanism,themonitoringsoftewareimp1ementthepara1Ielrunningbetweenthebackgrounddatacommunicationandtheforegroundoperationthatinsuredthere1timecharacteristicofthesystem.eld Bus icording with O S Iandard。I n i n 哮 e s ,t w o r k strus paper, ther e, methods o f neuron nodeg n and Thee r i n t rodu c e s between NeuronchipapplicationLOnT蛆k pro ne t w o r k v aande , then d esigns the i n t e r faceandtellrelay unitbasedp m t e c t specialc h i p o AccordingthecommunicationdemandofSubstationAutomationSystemandthecharacteristicof1.onWorks,thekindofcommonapplication1ayerprotocolisproposed,usingwithnetworkvariable.Inaddition,theresearchaboutthedataexchangetechnologyandassemblemethodisalsomadeinthisartic1e,Keywords：IntegratedSubstationAutomationFieldbuscommunicationmu1ti.threadLonWorksnetworkvariable狂独创梭声鞠本人声明摄量燮麴学位浚文是我令入在导师指辫下进行的探讨王谗殿取褥瓣探讨成莱。尽我掰翔，除文中E疑括嘲磁雳薛巍褰井，本诠史不包禽经秘藏健个人或集体已经发袭或撰鹭逮的探讨瞧聚。对本文的探讨做出贡献盼个人和集体，均融在文巾以明确方式标明。本天妻垒意谖剿奉声器憋法粹鳍黎巍搴夫敲燕。学谯圣鑫文豫者签煞：霞期；翠莠矍学整论文凝粳使麓授投警本拳莅论文露案竞垒了瓣学校骞关攥鬻、穗麓擎褪论文靛藏定，即：学校有权保留辨向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子蔽，兔许诒文被套阕巍蠢阕。零入授毂华中辩拽高校可戳将零学霰途文豹垒部或裸分繇嚣编入祷关数据痒避裙模索,寿虢袋精影都、缝印或扫糯等复榭手段镰存和汇编本学位论文。嫖密口，在零论文藤子年解夥屋逶煨本授粳书。不像密殂。(请在1;乏上方糕内打“4”)学霞论文露者签名：基絮：掺学教春签褒：基期；年冀鬻年慰.基华中科技高校硕士学位论文1绪论本掌羯逮了交毫站综合鑫动恁系统静动辘特点,寸论丁变鸯菇综会爨动纯系统遴能结梅约发展趋势，并简要介绍了现场总线技术。最船，对本文的盘簧工作和各章节支配进行了说明。1O1号1塞变电站自动化系统悬9O年头发展起来的多专她综合技术.熙电网运行管理中的一次变革，它以计算机为慕础，实现了电网变电站现代化管理，从丽变更了传统变电站控麓室、绿护室懿圭露续梅格蓬班缀护方式，充分体谖了褒霞象产懿特煮，燕当代毫网发展的必定趋势fij。计算机实现运行监视、正常和事故操作、继电疼惜以及微机运行一体化功能。站内和站外信息交换由通信网实现。然而变电站自动化系统的结构及站内遥信方寨麴选择，瓣保证系统态发霉靠性，撵械运行性憩，节蜡投资，激及戢程实现变电斌绿合自动亿黛关重要。困就，现场侧控通信网的解决方案，是变电站综合自动化的关键技术。现场总线是2O世纪9O年头兴起的一种先进王妲限制技术,它将当今嘲绦通信与管理豹赛念雪1入了工整峻溺镁壤。获本震圭遂，它楚一糖兵蠢数字逶信镑议，连接餐能现场设释和自动化系统的数字式、众分散、双向传输、多分支结构的通信网络哪131现场总线的热型代表LonWorks是美阑Echelon公词在1991年推出的局域操作网络，是一个完攘瓣平台，接受基手嵌天式李搴经元蕊片瓣慧线技术。宅豹应溺较好瓣鲤决了变电站自动他系统酌溉场级限制及站内通信阈题，可班顺当实现从当今DCS(DistributedControlSystem)向将来的FcS(FieldbUSContr01System）的过渡，它代表了变电站综合自动化的发展方向f41c1 .2变电站综合自勘化简介变惫蜷练会叁动纯系统是翻雳微撬按寒，垮交魄蛀瓣控懿、溅墨、德号赞峻崖溪、继电疼惜、敬障录波、邀动等功能融为一体的多机菇李系统。炎电站综合自渤化系统所能完成的斑要功能包括：数据采集、继电疼惜、参数监测、运行限制、事务记录、事故报警等。变亳站练合鑫动纯蔽塞熬魏越缝象要有蔽下凡方瑟翻嘲翻。（1）提高供电质量，供应电压台格率。由于程褒电站综合自动化系统中包括有电华中科技高校硕士学位论文压、无功自动限制功能，故对于具铸有载调压变聪器和无功补偿电容器的变电站，可阻大大提高电压合格率，保证电力系统主要设备和各种电器设备的平安，使无功潮流会能，泽甄秘损，繁兹魄熟撮耗。（2）提高变电站的平安、牢靠运行水平。变屯站综合自动化系统中的备子系统，绝大多数都是由微机缀成的，它们多数具有故障诊断功能。除了微机疼惜能快速发觉被疼惜对象驰鼓隙共切除数障羚,械躲窘控装嚣还兼骞监视翼搜隶1对象工佟是否正常豹功能，发觉其工作举正常刚好发出告警信惠。更为重要的怒，微机像护装置和微机型自动截簧具有故障自诊断功能,这是当今的综合自动化技术比起常规的囱动装置或四遥装登突出的特点，这使得接受综合自动化系缱的变电站一、二次设备的霹靠性大大援裹。（3）提高电力系统的运行、管理水平。变电站实现自动化后，监视、测爨、记录、抄表等Z作都由计算机自动进行，既提高了测爨的精度。又避开了人为的擞观干预。运行人曼廷簧逶过髯CRT屡纂，瓣交毫蜒圭赘设备秘各竣、酝逛线踌豹运程工琵囊运季亍参数便一目了然。综合自动纯系统具有与上级调度通信功能，可将检测瑟1的数据刚好送彼调度中心，使调度员能刚好驾驭各变电站的运行状况，也能对它进行必要的调整与控俸，且各种撵作都有事务依次记录可供豢诲，大大掇离运行管理水平。（辱）绥夺交亳黎鑫缝瑟获，降低造徐，削减蕊投赛。交懑站综台鑫动能系统，由于接受微计算机和通储技术，可以实现资源共事和信息共享，同时由于硬件电路多数接受大规模集成电路，结构紧凑、体积小、功能强，与常规的二次设各相比，可以大丈壤夺交激嫔魏占避赛袈，嚣显遽繁微处理器嚣大烧模集成甑震熟蚕甄夥徐，疆诗霎机性能衙格沈逐步上辩，发展的趋势是综合自动化系统的造价会慢慢降低，而性能和功能会逐步提高，因循可以削减变电站的总投资。（5）削减维护工俸惹，削减值溅员劳动，实现减人增效。囊予综合亳动他系统中，各子系统蠢教簿辩裁爨检密藏簿郝缎，缩短了缭修对澜。徽甑疼惜帮童动装鬟的定僮又可在线读出检查，可节约定期核对定值的时间，而监控系统的抄表、记蒙自动化，值班员可不必定时抄袋、记录，可实现少人值班，假如配置了舄上级调度的通信功能，能实谖避溅、遥售、避控、遥谴，辎完全霹实臻嚣久僮褒，这戳减久遴效慈嚣鹅，提高劳动薰产率，同时也削减了人为误操作的可能。2 .3娄电站综合自动化系统的通信结构依据变电站综合自动化系统特点及性能要求，基于分层分布式的开放结构，是现3华中科技高校硕士学位论文代电力祭统限制的发展趋势明。参见网1-1,系统结构分为变电站级、单元级和过程级。过程级包括变压器、断路器、电流及电压互感器铸生产过程设旅。单元级般包括测量器控裁嚣集，受赛该攀元线路或凳运器熬短爨秘异霉按盘绦护；单元缀滋弩凳袁兹隙记录装鬣等。单元缀的智能器件废尽可能靠避过程设备，以削减连接电缆的长度和引入线的电磁干扰。燮电站级包括监控主机、远动及自动限制激机。按分朦分布式系统的梅成凝嬲，各单元榛毙独立地宠成溅量、限制、疼惜，势避过遽售辗宰露交换信惠。这样按单元分开，当一个单元的监控、疼惜设备出现敖障或异样对，W以便停下该设备进行检查处理，不致影响其像单元。交瞧鳏缀单元级过程级图II变电站综合自动化系统的结构在变电站自动化的通信网络中，单元级是一个单元内的智熊终端之闻传送信息的逶遵。健懑蔚不霾翻逡厂采凄熬裳镣没餐多数楚RS232,数舔格式秘露令谶言往往不一样，不能实现互操作，为此不得不进行规约转段，给运用户带来很大的不便；另外在变电站缀的智能终端数较多，可能达几十个，而且一般是分期建设，因此，如何适应扩建，媛苓舞时瓣不瓣裁造厂熟产感髓够蒙窑蠢攥终，裁或了逶售露懿突滋润莲，因此交泡潍网络必需SS符合国际标糯的开放式潮络，LonWorkS糯场总线题络就是一种符合国际标准的开放式网络，完全符含变电站综合自动化网络的要求，互操作性强，扩建方馒海fIol0囊场煞线与教太鬻静互联结梅魏是兰1今臻场慧线静发震熬势，囊场总线与澈太阑的互联可以使两者优势赢补，目前因外一些著名火公司已经利用嵌入式技米将以太弼4华中科技高校硕士学位论文用于它们最新推出的变电站自动忱鬣统。这表明将以太阕用于变电站自动化系统是技术发展的趟势。而LonWorkS现场总线供应与以太网相连的iLon设备，可以便利地实现与以太嘲的互联，势藏，嵌入式以太网与LonWorkS总线样缩台，将会发撵各自的优势，键辩络集残应痛薰翔便利。慈两言之，LonWorks现场憨线符合电力系统发震趋势的须要，在电力系统中有着广袤的应用前景。.4蛾场总线的发震与LonWorkS臻场总线现场总线（FieldbUS）技术是2O世纪8。年头以来发展起来的新技术，是3C技术计算视（COmPUter）技术、逶傣（COmmUnication）技术、控裁（ContrOI技术静综合楼集成。它采愆了两络技术、徽处理器技术、软箍技术镣先进技术，实现了现场设备之间的智能化、通信数据化，从而克服了以往现场技术的不足，给工北界带来了巨大的利益。它的出现，使传统的自动限制领域产生革命性的变更，使新一代的现场总线控渊系统FCS敬健簧统静分菇式控割系缓DCS,残鸯零健纪王整控镯、工篷蠡动化在各个领域无所不用的技术111。现场总线具有以下特点【121：（i）垒数字化鲍双囱传输，躅以取代技统懿4一一2OmA信弩。（2）灵敏桎强酌潮络拓矜，可搬据困难静现：璐状况来缝藏器种潮络强扑结构，如线形、环形、星形、树形及层次化缩构等。（3）具有相当的错能，不仅可完成诸如余斌访问、循环冗衾校验、帧结构等链路蘑全部受穆，嚣显霹完艘一些控钏冀法、霰据采熬楼控裁凌裁。（4）现场总线设备经常发送和接收的是一些较小的数据报文,并以这种数据报文作为与较高一级的限制系统实现设备数据来回传输的有效手段。（5）开放式结搦，使各嘉1遥懿瓣产黯可夏攘搽传，方蝇蜷实谖互联。（6）将限制、报警、计算及箕电功能分散至n现场。在8O年头后期，壤施朗公司（EChe1on）起先开发LonWorkS平台，确信它将成为限制嘲的通用标准。限制网是以对等方式工作、监控传感嚣、限制执行器，牢靠地逶信、警壤樨络操终嚣撵袋慰瓣终数据垒瑟接入瓣锤藏装.蕾熬粲合。LonWorks控恻痫运用LonTa1k协议来完成这些任务。LonWorkS技术已经成为限制网的通用标准,因为今日的确衡几千家公司以它为基础来开发产品。在交魄站综合自动凭系绞中，瓒场缀的控锚霰终霹分秀淤下三个层次；祷感器/执彳亍嚣总线、设备总线鞠现场总线。钱感器/挠行器总线面商的对象是简洁的、离散的4华中科技高校硕士学投论文传感器和执行器，传递状态信息，网上交换的是能信息（bit）；设备总线面对的是模拟传感器糊执行器，网t交换信息是字节（byte）；丽现场总线蕊自的是控错8过程，可接递控割壤怠，瓣主交换懿是块蔼慧（block）。LOnWorkS是跨越这三伞瑟次瓣现羁蕊线技术。熙重要的是，LonW0rkS总线具有开放性、互操作性、分散性、容量大、牢靠性高等诸癖优点，易于麻现客户/服务器结构，这妇当今基于分朦分布的开放忒嫁合自动纯发震熬势不谋露会，较毓遮磐决了系统缝橡及蛀痰售意铸辕翊题，霉淤较努逸潢足变电站综合自动纯裔牢靠性、高蜜时性鹘要求秘。1.5木文所做的王作变电站是输配电系统的重要环节，随着电压等级和电嘲复j51f程度不断掇高，为了保证变电站的平安经济避行，对于变电站自动化般控系统也提出了越来越商的疆求。本文谯嚣发JY-2000螯交逢站综会蹇象纯系绫夥萋稿上，键增了燕控芟凝熬软锌开发。考虑到变电站恕i醺信量大的特点，提出在上位机上实现实时多任务管媛的必要性，并深化探讨了Wind0ws下的多线程编程技术及其应用，对jI氛控软件的各个功能模块进行了详细的阐述。第三章探讨了器釉通信技零以及该系统的遥傣结构，探讨了监控圭裁、遴僖管理税辍藏徐护箍控攀多繇之麓魏逶攘技术和窥麴，并盈分辑了程传统通信方式下嫁在的一些问颍，提出以现场总线技术代替传统通信方式的优越乏处。后续的两章分别探讨了现场总线原理以及LonWorkS现场总线在交电站综合自动化系统中豹应震方懿。详缨奔缨？Neuron芯冀慈瘫熬馒馋绥梅窝网络交豢茨工终原璞、笈痛方法。结合变电蛀综合自渤纯系统的遨佰要求，依据LonWOrkS现场总线的原理和工作方式，提出了将LOnWorks应用于变电弱占综合自动化聚统中的实现方法，设计了NeUr0n芯片与智熊疼惜单元的接口以及芯片的程序滚程，探讨了监控童规和LOnWorks网络静数据交歌技术秘弼络鹦缀箍方法。5华中科技高校硕士学位论文2J1鑫控软件的设计奉章擞鑫嗣Wind0wS-F瓣多续疆技术来实裳上霞飘麻嚣孝多任务警瑰，并赍绍了多绫程援寒，进而对上位机监控软件蜜时多任务的实现滋行了探讨。详细阐述了各功能模块的设计。2。1多线程技术的应用2.1.1必流性在交毫继综合自动纯系统李，I蔑控软转系统不仅要进行入祝对话，嚣麓努须窦辩地响应站内的疼惜、测摄、限制装鬣遴来的各种报警信号和运行参数，以及执行日常操作叮嘱和一些定时任务等。随着用户对系统性能耍求的提高，变电站内通信量日益增大，夥谕是在变电蛙发生鼓蹲酵，露腌会毒多令僚护与测端装譬霹瓣上送缀文，以使通信麓达到14000bit/s以上。这确定了上位机必需具寄实时性和多任务性ittj。WindowS虽然是多任务操作系统，但它的多任务调度是“弗件驱动”型的，即它是靠鼠撅或键盘的按键产生的事务采激活任务调璇的，因此，鼓称不上实时操作系统。灸了溪燕上经模实爵多经务警理靛婺寐，胃售餐蜜簿操佟系统豹浚诗愚葱，痛震PC机现有软硬件资源，在WindOws环境下，实现上位机实时多任务管理。2。1。2WindOws98-F豹多任务、多遴程庶多绫撵（I）WindOWS的多任务机制1I”在MiCrOSoft公司盼Wind0ws环境中，迄今为止存在两种形式的多任务搬制：一将是济终筑多壬务，舅一静是稔先式多壬务。在协作式多任务环境下，操作系统将系统的限制权交给成用程序，以便潴：其运行，当应用程序运行结束后，再将限制权交回给操作系统，然后再移交给下一个般用程序。只要占蠢聚绞控裁权煞瘦嗣程序正豢熟运行，袁熔控裁投返逐绦搽终系统之蠢蓼保持瓣系统的限制，刚全部殿弼程序就能锻好地协作。.假问题是，一艇某个应用獴序出错，就会抓牢系统的限制权不放，而忽视其它应用程序甚至操作系统。自不待言，这种多任务机制对于变电站练含蠡动化系统这种牢靠搜偶实时性要求经商的任务来说是不合适豹。在抢先式多任务环境下，操作系统一般接受微内核设计，藏于时间片的轮转来调6华中科技高校硕士学位论文度多个任务的执行。燃缆的微内核始终保持对系统的限制。它给应用程序支配时间片使其运行，在指定时阕持结束之际，将限制移交绘下一避程。捻先式多经务宠瑕了协终式多经势逮予莪陵疯落藤痔蕊弱点，褪粪了一个.一一f靠瓣运簿环壤。嚣魏，变电辇综合自动化系统中，箕jI范控软件系统成该基于抢先式多任务来实现。本系统是基于Windows98开发的，宙支持抢先式多任务。Windows98支持簿穗形式弱多经努：蓦予避程（Process）的多任务鬻蒸予线程（Thread）的多程务。一夺避程是个正在飘符的盔丽程穿。鬣统为每个燕模执行酌应用程序创建一个进襁。多个进程，也就是多个威用程序可以并行执行。线狸是进程的一条执抒路径，是一个霹分别的执杼代玛片段。每令进程至少毒一个线程，但瞧可浚毒多令线罄。Windows98兔许多令线程劳办拽褥，露囊诲一令程彦魏两令绒多卡部分同时执行。假如多个进程之间须要交换数据，那就要运用IPC（InterProcessC0mmunication）在进糕之间传递消息。而对于从麟同一进程的多个线程，就W以通过全舞共攀缓津医交换数据，莫效率远燕子IPC0嚣照，黑霭基予线程熬多饪菇爨实谖懿应用楼瞥，要魄采蕊蕊于进程豹多任务运行效率算第辅渊。（2）WiI132多线私进程娥应段程序的嶷饿，每个避程是由私眷的寝拟地址空阙、代码、数据襄其它各糖资源缀或。透嚣在遥符道卷争触建瞥资源辍饕谴程翡黎睫瑟装游毁，掰傻耀翡系统资源在进程终止时被释放或关闭。每一个谶程至少有一个线程（即盎执行线稳，它无需由用户主动创建，媳由系统将褒曩援垮襄魏磊袋建的），霆产依据器要在应黑撩痒学毯建其它绞程，多令线罄并发豹运行手秘一个迸程中。一个进程中鹦全部线稳都在该进程酌擞缀遗垃空间中，运用这些地址空间、全局燮擞和系统资源，所以线程戡问的通讯要比进程简洁徽夥，多线程设计在实际运用中也较为广泛1柳喇。翠在六十年筏学期，Berkeley分黠系统藏供应了婆粪嵇予线翟熟撬麟。餐了A十年头初期，一些基予微内核的操作系统起先提出线程的概念并加以探讨。此后，一些流行的操作系统如SOIar/s、WindoWS95/98/NT、OSt2、LinuX也纷纷增加对多线程的支耦，两熊速糖趋势还延秘裂俸系缩构、程净竣诗谣言等不瓣豹屡淡。僮多娥程在详细癸现中差异缀失：有的在绦作系统内核供应多线程扁持，如windowsIS/9驰盯、LinUX21x、DigitalUnix3.IX等有的内核没肖支持，只供应用户库一级蛇支持t懿Pthead等；有的内梭魏顺户两缀娜供应支持，翔SOtariS2,1XMach等。在传绒的UNlX系统中，进程既题资源支配的赭本单位。翼脑CPU调度的基本单7华中科技高校硕士学位论文位。作为资源支配的基本单位，不问的进程拥有备自独立的地址空间、进程结构码段、数据段和栈，并且拥眷备自独立的资源：文件攒述符表、进稷液项、地址映射表、当蘸嚣录毒妒“。由此可见，进程的上下文是相獭浩大的，而以这种附带着浩大上下文的进程作为CPU调度的基本单位摄不合适的，因为它加重了累统管理进稳的负担。由予进程集资源支配蒸木单位、CPU调度基本攀绽予一身，使褥宅在嚣发鑫枣意劳寿瞧努瑟其毒疆犬的局献牲：限制开销大：对建：一些并行魔很高且须要频繁创建进程的应用，如Web服务器、数据库服务器等，由予器要动态刨建进程来响应寓户的要求，湃销大必定影响系统的瞧憨。鬣然在变毫熟缘念鑫动诧簸骏软舞系缀学较靛遗程来嚣获大量靛芳弦程是不够的。调度开销大：浩大的进程上下文使得进程调度开销大。遥壤、露步开镑大；虫子进程瓣蟋蛙空阅怒提互独立的，这绘进程熟逶诿、霆步带来额静的开销。浪赞资源：对予同一个程序的多个并发进稷而亩，在逻辑上它们应当凝享着许多资源，假由于进程作为资源支配的罄本单位，使樽各个进程都拥有独立的她址空阕、缝遽狭瓣淡、支辞接逡籀表，造戒零必要熟滚费，这在开发大爨并行经靖髭褥茏为严重。内核瓶颈：传统UNIX操作系统对于正在用户状态运行的进程是可以抢占的，僵是宅不捻占一令鼓懿凌心态运露熟透程德遂撵其它进程巍粒，这是2捻蠢式肉孩。这释内梭赫予保证内核数据结构完整性，简纯了内核设计。犍怒它是一种串行内核，成为开发系统并行性的瓶颈，尤其不适于多机系统。对于进程在开发软件系统并行饿方藕所具有的局限性，线稷都能够缀好她解决。转统兹LrN1X操摆系统逡程是单控蠡1滚静，盘线糕荽I1对进程送行了分解，馍箕成为多限制流，即多线程进稷，传统意义上的进程就是一种单线程避穰，这样通过把进程分解为线程，使得线程成为CPU调度的旅本单位，而进程仍是资源支配的基本单位，减轻了系统繁理线程的受攘。线程懿上下文缀少，钱够对舞发昊蠢磐簿旌赞软转系统挺茯强有力的支持，详细特征如下博1:限制开销小：同一进程的线稷之间共享地址空间及其它系统资源，使褥一个线程在创建另一个线程时不必复毒4属予避程的浩大的上下文，藤仅瓣对堆棱进行视始化，与翻建遴稷穗毙，牙镶蹒少了诲多。调度开销相对小；由于进程的上下文比进襁少，进行线襁调度的开销栩对而言8华中科技高校硕士学位论文就小，但仍需保存和复原寄存器和域栈指针。如聚处理器对多线程供应硬件支持，做了多套寄存器，那么线糅的调度开销可以减到很小。透讯、同步开辘小；由于网一遴程的线程获辜避址空燧，可以削减缀多不必要兹系统调溺，在定户一缀实现逶镶、I霹多瓢翻，扶两藏，j、通谈、同步豹开镑。但是不同进程之间的线程通讯、同步开销并没有减小，因为它们的地址空间是独立的。节约资源：进穰怒资源支配的基本单位，一个进程内的全部线程共享该进程的资源，邀受了线程薄炎源夔重复占麓。并发内核：内核也是多线程的，这意味着一个在核心态遮行的线程可以被其它线程抢占邂行，克服了传统UNIX操作系统非抢占式串行内核的缺点，提高丁内核的性能，尤其适合于多极系统。（3）线程同步技术线程猩帮助解决某姥问题的同时，也有新的问题：滥用线襁简洁使得程序变得支离裂开，另外，由于多个线程往往会同时访问同一块内存区域，常见的访问邀块区域，将会增热产生线程学突瓣壤率。一羹产生7净突，将会遥或苓霹蘸辩魏绪莱（该公痛区域的值霰不行预料的）,可见处理线程同步的必菠性。WindoWS供应了多种线程同步的机制，主要肖以下几种方法卿：（乳riticatSections（赣赛段,源代码中魏暴畜不能由题令或嚣令激t线程霹时魏嚣静郝分，可敬羽貉羿段来使这部分豹代码鸯11行串行纯。蜜只能在一个独立的进程或一个独立的应用程序中运用。运用方法如下（CritiCall为企局临界段畿景）：/在窗体剁建中Initi81izeCritica1Seotion（Critica11）/在窗体淌毁中o n (Cri tDeleteCri/在线程巾EntereriticalSection(Critica11)疼惜的代码LeaveC!Section (Critica（喜）MuteXW互嚣辩藩），是蠲予串行纯访勰资源豹全弱辩象。我翻首先设震互薜对象，然届访问资源，最脑释放互斥对琢。在设置甄斥对象时，假如另一个线程（或进程）试图设冒相同的互斥对象，该线程将会停下来，直到前一个线程（或进樱）释放该互斥对象为止。注庶窕可以由不弼瘢辗程彦共攀。镀震方法翅下：/在窗体饿建中华中科技高校硕士学饺论文hMutex竺CreateMUteX(null,false,null)/在窗体消毁中CloseHandl(hMutex)/在线穰巾WaitForSingleObject（hMutex,INFINITE）疼惜瓣代码ReleaseMutex（hMutex）SemaPhore（信母置），它与飘斥对象相像，但它可以计数。例如可以允许一给定资源同时被三个线程访问。其实MUteX就是最大计数为舱Semaphoreo运用方法舞下：/在窗体创建中hSemaphore=CreateSemaphore(nu11,1Initia!Count,IMaximumCount,1pName)/在蜜体港毁学CloseHandle(hSemaphore)/在线耦中WaitForSinglebjectChSemaphore,INFINITE);I;护熬我磷Re1easeSemaphore(hSemaphore,IReleaseCount,1pPreviousCount),本软件系统接受了豆斥对象技术和信号量技术进行线程同步。2.2实时多任务管理的实现在DOS环境下，可通过PC机的中断系统实谖嶷时多任务蛰谖。锄如，设计一个主整程旁寒览菠藏台困难姓瑾，著采瓣疆环楚理方筑，在不繁锤繇过程中，套鬻其它各任务的中断标记，依据中断标记执行各任务，执杼完成后再返羽主控程序接着循环。但是，在WindoWS环境下，应用程序是以传送消息的方式来实现相互通信的，应避开使焉李颂穷式来提邀菇骰要求，势蠡琴魅长霹霆鑫焉CPU。整予鼓上蒋轰，本系统选用了Micr0s0ftVisualc+6,。作为开发语言，利用消息系统实现上位机前、后台之间的实时移任务管理。2,2.1酒意驱动式能系10华中科技高校硕士学位论文Windows系统中有个系统消息队列，在WindoWS下运杼的全部程序都宥各自的应用程序濮息肽列。系缆溃息敬列受潢接收Wind0ws运行勰阕掰有懿辨秀瓣入接塞，警菸赛寄输入裁集发生彝挛，输入动搭所产生夥灌惑将藏在系统游患敦变中，然薜，WindoWS辩将系统献列的输入消息遴列各有关应用程序队列内。另外，计时瓣消息以及应用程序调用某些WindOws函数产生的消息也衾进入应用程序消息队列。成用程序通过其溃慧疆琴W溃惑姨射)读取褒麓程序酸囊串潮淡意，髯蠢窿瑟过程予以分橱楚理。2。2。2攫务越分在零瞬统中，任务怒指实现某功能的某个详细过程或函数。依据上位机功能设置，可将上位机软件进行如袋1所示的镁务翅I分。表1上往挺荏务襁表序号12名称渤能豢询串口.接收乎就文缀据接收爨鲍摄义类壁，分裂嬖予娃理巡检接牧摄文娃理遥测数据3诗舞实游数据弗爨藤数据痒艇肘画面届8新4开关状态豢湘实时开关状怒寞辩蓬莲裁舞56?正点处琰定时打印鸯询电度量并存-数据库燃时打印各种报畿舞获操俸下行禽令娃理调摄嚣努接头凝幸鹫像护限制字投遹设翟疼惜定攫8天甑会诿藤承雾垂嚣爨换撵卷及透行皆唆抒霹其中，接收报文和下行叮嘱数据的发送是在间一个线程中进行，在这个按收发送线程中，酋先查询串口，接收串口数撼，然后再推断是否有下杼叮嘱发送，有则发送愈令馥摇，然鑫又舞始零弱奎邂，这样不差簇琢执静。华审辩技欠学硕士学饭论文2.3竣控圭站功缝模块设赣默攒燮耄站综会鑫动健匏一般璃熊嚣袋，我销霹淤将篷挖雯港瓣系缝翡题划分受港于模淡，弼图21掰承，虚线嘏内豹麓模块骁系统翡囊程泽统管理釉诵壤，青静摸块只秘数攫瘁搂嗣，懿数搀露譬爨模块、系绞魅嚣摸块、强袋显示攫块，撮表打印模块、投限设置模块端有的横块则必需与数撼麾单元和通信瞥理模块同时接翻，以宠藏穗瘦熬臻慈，舞是臻修改摸块、遥控遥溪模块、售繁嚣承搂块等。1it2-1系统模块瞬<i）遴蔑繁遴攒凌上槌枫与通信警媛枫之间的潢倍协议采糟e甜规约，鞭密傣意量出U递嵇管溅枫主魂上终。上位撬裂建了三兮线程遴器逶谖管理，努羯莲按浚发送线程、主移摄文处理线程和下行组帧线程。接收发送线瑕负载接收串岛数据鞠下发禽令数据；上行搬文处遴线程受蠢霹竣瓣鹅露强峻蠡遥亍釐释巍楚瑾；下赤爨帧绫稳接发蠢黎释天飘癸嚣务令并下储报文。V2）系统酝蕾模块主接线图等鑫秘激袋生残菇，必需避费系筑藩建。该模块幽兰令予模块缀藏：草嚣配餐攘疑、撰护酸鬟模块秘爨袭簟载模块等。孥李崭技高校矮士擎位论支单咒辅恩模块：包括疼惜单元个数、单元地蛾、单元类型、单元名称的楠嚣，该硬配嚣的夥煮走窖将菇八单元信息文体Unitdefine.dat学。爨护黎整溃裳：戡舔备瞥类登辍护懿爨护囊辘、整餐亨鹅鬣霉，该覆辩鬟懿囊畜内容将存入疼惜信息文件descdefine.dat中。图表擞嘏模块：茉绒投入运行时，必需导入擞按线图、避馔褒、遥测檄、掇表等§糖妥夥，捷荚曩零慈爱赛嚣李。（3）粳限设鬟模块系统的人员权限级刚分为两缴，从高到低分别为系统管嫌擞和操作人员。操作人员霹以避豁控裁、调繁攥僚。操伶人爨墨令设置健食春名称设鬻隐私码设鬟。每令操终天簧颦富雅一熬塞称，名黎至爨蜜枣交、馥字斌字零壅蔽。镣个囊矮入瑟辩名豫窝密码由系婉管理员负赞设置,操作八掇不能自己修淑名称,但可以修改自穗的登录密码,同时搬权修改他人的密码。系统得理员可以进杼系统配暨蛾憾改、疼惜定僮的修粉袭定义、添燕薮增稳潍太燹、爨臻溅篇遽琏太爨、掺竣餐褰入爨整拜爨立遽囊天费遗忘鑫融密码）等备静操捧，餐遴行人员只髓谶行与自己载献裙应静操褛掇限级别的操作。（4）姆零搂块该骥浚势舞三争警模块：SoE攀矮蓊窝、宠瓣壤表蠡簿楼藕涣覆表嚣露簿。YOE事项打印W以从数据库中调出设置时间范围内所楫的SoE并进行打印。定时搬表打印可以由德班人员设定锢搽打印的报裁，系统将在0；00时自动打球报表。碟姨搬表打零霉垂攘凌天曩邃鞋游懑爨要懿援袭夥送嚣蠡辞。（S）数据库模块本系统的全部数据分别包含在Para和data楠个文件夹中。熊中，paxa文件夹中包含下烈斑餐；i2系凌蒸本参馥，冀学畜i1'U慧夫数、逶遵爨太数，舂蠢魄嶷、遥瓣、潢攘覆夫数，电度、淹测、遥储计.簿量最大数婚；2）系统避行参数，熟中寄实际的RTU、通道、魄庶量、遭测爨、遥信璧的个数等；3 2斛参峻，蔻意RTU号、嚣鞋蕊熬、亳囊耦攫、遥嚣霰、遴整字馥、曦菠数等；都逶讯口参数，健楠通道号、波特率、数据德镣；5）遥测掺数，包括邂测号、遥测寓、系数（谶测量显示值的转换系数，熙示值=采集僮枣系数+基篷、萋德、投警上献藏下聚、复逡壤（毒效餐、敬反否、美入餐、诗舞量、澎娥攀谖等）；6）遥储参数，包措漾信序号、通储类型、遥储粥称、复选瑚（有效否、墩反否、举字辩拔尖售矮士学位论文人工置入错、计算量，膨成事项、通撒否等）、避撼号（不选择漱控则遥控姆漏效）：72魄攫涔簸，包括墩渡序号、蛾擞类型（霹媳壤，奏送电械稔邀度、送熄器臻迄囊、受亳鬻臻犍囊，受般藩囊亳囊夫蕊蕤，系数、茨蕊、囊蒸庶数、菱避袭（程峻蚕、置入否、计朦羹等）；8 ）避测计算量参数，包括计算婚聚育效否、计能公式、作为计算结果的避测量序弩莫爱穗诗簿料遥演爨漫鹫。霹逮舞塞多予搀夸瓣递爨耋露凳竣诗羹熟遥瓣爨，较蠢诗霎公式胃褥繁该锌葬遽澜耋。9 ）避储计算量参皴。擞似遥测计弊爨参数，协括计算结巢谢教否、计算钛忒、作冀诗算缕聚慧遥倍囊群母搽及被诗冀斡遥售量彦熟。可选择不多子1疆令忽遽?漆爨终鸯疆诗冀懿避穰董，鬃辫羚算釜靛霹褥粼壤译算莲鬣庶。10）电缴计算羹参数，也类似遥镯4；11II遥信计算激渗数，包措计算结果有效潜、计算公式、作为计霹结果的电艘量序号以殿被计算的电糜爨序号。哪选择不多于10个的电囊董终蠹浚渣葵夥亳蕊爨，搜握嚣簿公藏毒褊瑟凌漳羹毫赛费。1I）麴躅参数，健稔魏线号、静馥粪整、盏线墙梅、有臧售、潦瓣名释瓣形成掏线的