串口规约报文信号试验端子排转让专利
申请号 : CN201510832394.1
文献号 : CN105334777B
文献日 : 2017-09-15
发明人 : 石文江
申请人 : 国网辽宁省电力有限公司大连供电公司 , 国家电网公司
摘要 :
本发明涉及一种串口规约报文信号试验端子排装置，由单片机、USB转串口芯片、串口电平转换芯片、语音芯片、继电器驱动电路、继电器、USB接口、工作方式选择开关、组别设置开关及组别LED显示电路、串口规约报文信号LED显示与操作电路组成。本发明具有信号LED指示灯和信号报文重现功能的装置，能够起到二次电缆端子排在调试中的可视边界作用，能够模拟串口规约报文信号接收装置的通信功能，其体积比二次电缆端子排更小，安全性更高，其结构简单，工作可靠，功耗低。
权利要求 :
1.一种串口规约报文信号试验端子排，包括单片机和与其相连接的USB转串口芯片、串口电平转换芯片、继电器驱动电路、继电器、USB接口，其特征在于单片机有两个串口，经串口电平转换芯片通过信号电缆采用搭接的方式同时接入串口规约报文信号源装置与串口规约报文信号接收装置间的串口通道上，其中一个串口的收发接线与串口规约报文信号接收装置同向，另一个串口的收发接线方式与串口规约报文信号源装置同向；单片机还连接有组别LED显示电路及串口规约报文信号LED显示与操作电路，所述组别LED显示电路以4个一组分段排列，每组由限流电阻、LED连接构成；所述串口规约报文信号LED显示与操作电路呈端子排矩阵形状依次排列，每组由限流电阻、LED、按键开关连接构成。
2.根据权利要求1所述的一种串口规约报文信号试验端子排，其特征在于所述的继电器的长闭触点串接入串口规约报文信号源装置的TxD2出口。
3.根据权利要求1所述的一种串口规约报文信号试验端子排，其特征在于所述的单片机还连接有语音芯片。
4.根据权利要求1所述的一种串口规约报文信号试验端子排，其特征在于所述的单片机还分连接有工作方式选择开关和组别设置开关。
说明书 :
串口规约报文信号试验端子排
技术领域
[0001] 本发明涉及一种数据通信信号调试装置，特别是一种串口规约报文信号试验端子排。
背景技术
[0002] 在电网自动化系统中不同装置间或厂站与主站间的信号传输有很多是通过串口规约报文进行的。目前串口规约报文信号对点调试工作的通常做法是：试验双方先对通信报文进行抓包，再借助相应的通信规约解析工具进行报文翻译或人工翻译来确认信号的正确性。由于缺乏二次回路端子排在调试过程中的试验直观性，造成调试效率较低且错误发生几率高。尤其是在一对多点对试中，信息源装置需要反复模拟动作以产生所需要的报文，为了完成该信号的验收工作，运行维护人员需要懂得101、103、1801、CDT等多种串口规约的报文解析方法，且保护装置需要由外部试验仪注入故障电流进行模拟试验以产生“保护出口动作”的信号报文，需要重复多次才能完成各节点的信息传递正确性验证工作，试验过程繁琐，周期较长。
发明内容
[0003] 为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种串口规约报文信号试验端子排。
[0004] 本发明的目的是这样实现的：一种串口规约报文信号试验端子排，包括单片机和与其相连接的USB转串口芯片、串口电平转换芯片、继电器驱动电路、继电器、USB接口，其特征在于单片机有两个串口，经串口电平转换芯片通过信号电缆采用搭接的方式同时接入串口规约报文信号源装置与串口规约报文信号接收装置间的串口通道上，其中一个串口的收发接线与串口规约报文信号接收装置同向，另一个串口的收发接线方式与串口规约报文信号源装置同向；单片机还连接有组别LED显示电路及串口规约报文信号LED显示与操作电路，所述组别LED显示电路以4个一组分段排列，每组由限流电阻、LED连接构成；所述串口规约报文信号LED显示与操作电路呈端子排矩阵形状依次排列，每组由限流电阻、LED、按键开关连接构成。
[0005] 所述的继电器的长闭触点串接入串口规约报文信号源装置的TxD2出口。
[0006] 所述的单片机还连接有语音芯片。
[0007] 所述的单片机还分连接有工作方式选择开关和组别设置开关。
[0008] 本发明的组别LED显示电路有多组并以4个一组分段排列，多个LED灯共同以二进制形式描述组别序号，组别序号的设置可通过所述组别设置开关完成，也可由所述单片机的程序设置；串口规约报文信号LED显示和操作电路有多组并呈端子排矩阵形状依次排列，每个LED灯按位置次序代表信号的组内序号。
[0009] 本发明装置有两种工作方式，由工作方式选择开关的分合状态确定，工作方式一是串口规约报文信号的监视模式，可模拟串口规约报文信号接收装置的通信功能和信号状态的在线监视功能；工作方式二是信号的串口规约报文按键发送模式，按规约的通信特点将按键操作生成的特定信号的串口规约报文插入传送至串口规约报文信号接收装置。两者的人机交互方式均为按键操作和信号状态的LED灯显示并伴随语音提醒，两种工作方式不同时使用。组别序号设置在所述工作方式一下由所述单片机的程序设置，在工作方式二下由组别设置开关一次或多次操作完成。
[0010] 本发明提供了一种适合于在串口规约报文信号调试中使用、具有信号LED指示和串口规约报文重现功能的装置，并能够模拟串口规约报文信号接收装置的通信功能，能够起到二次电缆端子排在调试中的可视边界作用，其体积比二次电缆端子排更小，安全性更高，结构简单，工作可靠，功耗低。
附图说明
[0011] 图1是本发明的结构框图；
[0012] 图2是本发明实施例结构图。
具体实施方式
[0013] 下面结合附图对本发明作进一步说明：
[0014] 如图1、2所示，本实施例以调度自动化系统为背景。其中，变电站远动机作为串口规约报文信号信息源装置，调度主站前置机作为串口规约报文信号接收装置，变电站远动机采用串口IEC 101规约与调度主站前置机通信，信号采用IEC 101规约中的单点遥信上传。IEC 101为点对点问答式串口规约，通信特点为主站询问、厂站应答，主站数据询问的典型报文（十六进制）有两种：“10 7b 01 7c 16”与“10 5b 01 5c 16”交替进行，该报文可由实际调度主站的运行报文实录获得，并作为本发明装置的单片机检索的特征值。厂站应答的1个置位状态的单点遥信的典型报文（十六进制）只有一种：“68 09 09 68 01 01 01 03 01 21 00 01 31 16”，其中21 00为信息体地址，其值按低前高后排列，既信息体地址为
0021H（十进制33）减去事先约定好的首地址0001H得到该遥信在信息点表中的序号32（从0数），31为效验和，它由“68 09 09 68” 的紧后字节到效验和前的所有字节加法得到（不计溢出部分），报文中的其它部分在通信过程中保持不变，可将它们作为特征值存储到单片机内的数组变量中，只有带下划线的3个字节需要根据要发送的遥信序号进行更改。
0021H（十进制33）减去事先约定好的首地址0001H得到该遥信在信息点表中的序号32（从0数），31为效验和，它由“68 09 09 68” 的紧后字节到效验和前的所有字节加法得到（不计溢出部分），报文中的其它部分在通信过程中保持不变，可将它们作为特征值存储到单片机内的数组变量中，只有带下划线的3个字节需要根据要发送的遥信序号进行更改。
[0015] 本实施例由单片机IC1（STC11F08XE）、USB转串口芯片IC2（CH340G）、语音芯片IC3（WT2003B01）、串口电平转换芯片IC4（SP3232EEN）、继电器驱动电路、继电器（J1）、USB接口（USB1、USB2）、工作方式选择开关（SW1）、组别设置开关（SW2）组成，组别LED显示电路有8组并以4个一组分2段排列，8个LED共同以二进制形式描述组别序号（左高右低），取值范围为0x00H 0xFFH（十进制0 255），每组由限流电阻（1kΩ）、LED连接构成，组别序号可以由所述~ ~
单片机的程序设置，或由组别设置开关多次操作完成，根据每次按键的时间长短来确定增加的倍数：1倍、10倍、100倍，如1秒内按键一次增加1组，1 3秒内按键一次增加10组，大于5~
秒按键一次增加100组。串口规约报文信号LED显示和操作电路有10组并一字依次排列，左高右低，用于描述组内序号，取值范围为1 10，每组由限流电阻（1kΩ）、LED、按键开关连接~
构成。本实施例可显示和重现串口规约报文信号的个数可达255*10=2550个，能够满足大型变电站的信号远传的模拟试验要求。
单片机的程序设置，或由组别设置开关多次操作完成，根据每次按键的时间长短来确定增加的倍数：1倍、10倍、100倍，如1秒内按键一次增加1组，1 3秒内按键一次增加10组，大于5~
秒按键一次增加100组。串口规约报文信号LED显示和操作电路有10组并一字依次排列，左高右低，用于描述组内序号，取值范围为1 10，每组由限流电阻（1kΩ）、LED、按键开关连接~
构成。本实施例可显示和重现串口规约报文信号的个数可达255*10=2550个，能够满足大型变电站的信号远传的模拟试验要求。
[0016] 本实施例的工作方式由SW1的分合状态确定，当SW1为合位时单片机IC1打开串口1并关闭串口2，工作方式为串口规约报文信号的监视模式（工作方式一），当调度主站前置机不在线时将串口1的“TxD/发”线接入外部串口通道时将用于模拟调度主站前置机的通信功能；当串口1的“TxD/发”线不引出而只将“RxD/收”线接入外部串口通道时，则本实施例只有信号状态的在线监视功能。当SW1为分位时单片机IC1同时打开串口1和串口2，但此时串口1不与外部串口通道进行连接，而只与IC2连接，用于连接调试电脑；串口2的“TxD/发”和“RxD/收”线同时与外部串口通道相连，工作方式为信号的串口规约报文按键发送模式（工作方式二），按IEC101规约的通信特点将按键操作生成的单点遥信报文插入传送至调度主站前置机，若调度主站前置机不能兼容一次询问收到二帧报文的情况，则将继电器J1的长闭触点串接入远动机的TxD2出口，当本实施例向调度主站前置机发送单点遥信报文期间短时断开远动机的TxD2，既将丢弃远动机的1帧应答报文，以防止冲突。两者的人机交互方式均为按键操作和信号状态的LED灯显示并伴随语音提醒，两种工作方式不同时使用。
[0017] 本实施例的单片机有两个串口，串口1和串口2，经串口电平转换芯片IC4进行5V和12V间的串口电平转换后再通过信号电缆采用搭接的方式同时接入远动机与调度主站前置机间的串口通道上。串口1的收发接线与调度主站前置机同向，串口2的收发接线方式与远动机同向，所谓“同向”是指“发/TxD”连接“发/TxD”和“收/RxD”连接“收/RxD”。串口1还与USB转串口芯片IC2相连，通过USB2本实施例可与USB电源或调试电脑连接，用于取用5V电源、下载单片机的工作程序和调试信息输出，当与调试电脑连接时应断开串口1与外部串口通道连接的收发接线。
[0018] 本实施例的单片机还连接有语音芯片IC3，在工作方式一下，当所述单片机接收到串口规约报文信号时根据所述信号在约定的信息点表中的序号位置，通过一线串口控制IC3播放相应序号段的语音内容，所述语音内容事前由调试电脑依据所述信息点表中的信号顺序通过USB1接口通过文件拷贝方式录入；在工作方式二下，当所述单片机扫描到串口规约报文信号LED显示和操作电路中的某个按键被按下时，通过扫描该按键的组别序号和组内序号，经“组数*组内成员个数+组内序号”计算得到该按键所代表的信号在约定信息点表中的序号，根据串口规约的编码规则生成该信号的串口规约报文并发送到调度主站前置机，同时控制IC3播放相应序号段的语音内容。
[0019] 本实施例对外回路还提供一对继电器的长闭触点，根据IEC101规约的问答式通信特点，当调度主站前置机不兼容一次询问有两个应答帧的情况下，用于在工作方式二下本实施例发送试验信号的IEC101规约报文时断开变电站远动机的“发/TxD”通道，既丢弃1帧变电站远动机上传的报文，以避免本实施例装置与变电站远动机产生通信冲突。所述继电器的分合状态由所述单片机控制，继电器驱动电路采用外部供电，在工作方式二的信号试验结束时应断开继电器驱动电路的外部电源，此时继电器的长闭触点可靠闭合。