配網(wǎng)終端維護(hù)工具的設(shè)計與開發(fā)

南京藍(lán)園精瑞電氣有限公司 季 峰

配網(wǎng)終端是一個主要由硬件和軟件構(gòu)成、具有高穩(wěn)定性和可靠性的裝置。為了檢測和驗證其運行工況和技術(shù)指標(biāo)，需要一套輔助系統(tǒng)對其進(jìn)行全方位檢測。維護(hù)工具就是這樣一套輔助系統(tǒng)，它基于Windows平臺，是使用微軟提供的開發(fā)平臺進(jìn)行設(shè)計與開發(fā)的軟件系統(tǒng)。模塊采用了模塊化設(shè)計，分為配置和調(diào)試兩個獨立模塊。配置模塊可分為參數(shù)配置和通信關(guān)聯(lián)關(guān)系配置兩個部分；調(diào)試模塊與裝置通過通信連接，實現(xiàn)對裝置進(jìn)行配置文件下裝和讀取、裝置程序的升級、裝置的運行監(jiān)測和控制等操作。

配置模塊使用Visual C# Windows Forms Application開發(fā)；調(diào)試模塊使用Visual C++MFC開發(fā)。使用C#開發(fā)配置模塊的原因是開發(fā)效率高，易于維護(hù)；使用MFC開發(fā)調(diào)試模塊主要是為了直接使用裝置程序中的的通信組件（裝置程序使用的是C語言）。裝置的通信組件遵循的是IEC-60870-101和IEC-60870-104通信規(guī)約，分為對上通信和對下通信。調(diào)試模塊使用的是對下101和104通信組件。配置和調(diào)試這兩個模塊，在各自的人機界面上均可互相調(diào)用。

1 配置模塊

1.1 設(shè)計思想

配置模塊按照工程來管理配置信息。一個配置工程對應(yīng)一個被配置對象——裝置，新建工程時必須指定被配置對象的模板，裝置模板里定義了參數(shù)配置項、通信端口配置項、四遙配置項。

參數(shù)配置項通過專門的參數(shù)配置模塊來進(jìn)行配置，生成參數(shù)配置文件。

通信端口配置項指定了裝置包含的通信端口數(shù)目、參數(shù)（物理參數(shù)、規(guī)約參數(shù)）、屬性（對上端口或?qū)ο露丝冢?。對下端口用于通信掛接設(shè)備。在新建的設(shè)備表集中新增掛接設(shè)備，被掛接設(shè)備的模板需要導(dǎo)入，并設(shè)置設(shè)備編號、名稱、地址等信息。對下端口綁定此設(shè)備表集即可；對上端口用于轉(zhuǎn)發(fā)本裝置和掛接設(shè)備的測點。在新建的轉(zhuǎn)發(fā)表中挑選四遙測點。對上端口綁定此轉(zhuǎn)發(fā)表即可。

本裝置四遙和被掛接設(shè)備的四遙共同組成四遙實時庫。本裝置四遙固定排在最前面，其余設(shè)備四遙按照設(shè)備表集及其掛接設(shè)備的順序排列。實時庫形成后，在實時庫中挑選需要通信上送的信息形成轉(zhuǎn)發(fā)表。

綜上，配置模塊包括參數(shù)集配置、設(shè)備表集配置、轉(zhuǎn)發(fā)表集配置、通信端口集配置、實時庫顯示等子模塊。最終形成參數(shù)配置文件、設(shè)備表配置文件、轉(zhuǎn)發(fā)表配置文件、通信端口配置文件。

新建工程。打開配置模塊進(jìn)入配置主界面，首先需要新建一個工程或打開一個既有工程，新建工程時需指定存儲路徑和被配置對象的模板。模板是由被配置對象自動生成的text文本文件，有固定的格式，包含參數(shù)表、定值表、遙測表、單點遙信表、雙點遙信表、遙控表、計量值表、端口表。工程采用左邊樹形導(dǎo)航結(jié)構(gòu)、右邊列表的方式來呈現(xiàn)。點選樹形節(jié)點，右邊列表顯示相應(yīng)信息，列表部分內(nèi)容可編輯。樹形結(jié)構(gòu)的節(jié)點包括：參數(shù)集。被配置對象的參數(shù)集合。；模板集。所有被掛接設(shè)備的模板集合；設(shè)備表集。所有被掛接設(shè)備的集合；轉(zhuǎn)發(fā)表集。所有轉(zhuǎn)發(fā)表的結(jié)合；端口集。被配置對象的通信端口集合。

參數(shù)集配置。根據(jù)裝置模板中的參數(shù)定義形成參數(shù)配置文件，即為參數(shù)配置。模板文件中的參數(shù)條目，包含以下信息：組名稱(開入防抖時間)、條目名稱(Yx01)、值類型(U16)、最大值(60000)、最小值(7)、默認(rèn)值(20)、調(diào)節(jié)步長(1)；板集配置。模板集可導(dǎo)入多個新的模板，這些模板是被掛接設(shè)備的數(shù)據(jù)模型。當(dāng)在設(shè)備表集中新增設(shè)備指定模板后，此時該模板被鎖定、不能被刪除。必須在刪除設(shè)備后該模板才能被刪除。

設(shè)備表配置。設(shè)備表集可根據(jù)需要新增設(shè)備表二級節(jié)點，每個設(shè)備表對應(yīng)被配置對象的一個對下通信端口。新增設(shè)備表時需指定設(shè)備表名稱。每個設(shè)備表下可新增、編輯、刪除被掛接的設(shè)備（三級節(jié)點）。新增被掛接設(shè)備時需指定設(shè)備編號、設(shè)備名稱、端口配置、基礎(chǔ)模板等信息。被掛接設(shè)備的四遙信息全部自動導(dǎo)入四遙實時庫；實時庫顯示。四遙實時庫有5個頁簽：遙測、單點遙信、雙點遙信、遙控、遙調(diào)，條目按列表方式顯示；轉(zhuǎn)發(fā)表配置。轉(zhuǎn)發(fā)表集可根據(jù)需要新增轉(zhuǎn)發(fā)表二級節(jié)點。每個轉(zhuǎn)發(fā)表對應(yīng)被配置對象的一個對上通信端口。新增轉(zhuǎn)發(fā)表時需指定轉(zhuǎn)發(fā)表名稱，每個轉(zhuǎn)發(fā)表可新增、編輯、刪除四遙信息（從四遙實時庫中獲?。?/p>

端口集配置。端口集的二級節(jié)點由被配置對象的通信端口信息決定。端口集的配置內(nèi)容包括：端口的物理屬性（串口或網(wǎng)口）；物理參數(shù)（串口為波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗位；網(wǎng)口為IP、網(wǎng)關(guān)、子網(wǎng)掩碼、端口號、MAC地址）；邏輯屬性（對上或?qū)ο拢辉O(shè)備表（對下端口綁定）；轉(zhuǎn)發(fā)表（對上端口綁定）；規(guī)約配置（規(guī)約類型和規(guī)約參數(shù)，規(guī)約參數(shù)因規(guī)約類型而異）。支持的規(guī)約類型包括：對上101規(guī)約；對上104規(guī)約；對上103規(guī)約；對上Modbus規(guī)約；對下101規(guī)約；對下104規(guī)約；對下103規(guī)約；對下Modbus規(guī)約。

1.2 配置文件及其它功能

配置模塊保存的配置文件有5個：Para.cfg、Dev.cfg、Fwt.cfg、Port.cfg、cfg.prj。前4個后綴為“cfg”的文件是給裝置制作的配置，使用FTP協(xié)議下載到裝置里，裝置的運行基于這些文件。cfg.prj是工程文件，內(nèi)容是整個工程信息，包含模板集、設(shè)備表集、轉(zhuǎn)發(fā)表集、端口集及其配置信息。使用配置模塊，打開這個工程文件即可還原整個工程。配置模塊的基本功能就是給裝置制作配置文件，此外還提供了其它一些高級功能：FTP自動新建。通過FTP協(xié)議自動從裝置中獲取模板文件，并加載到配置模塊中來；工程文件助手。通過助手提供的功能可自動下裝和讀取裝置中的配置文件；自動配置。其和調(diào)試模塊的配置文件默認(rèn)的是四遙信息全部轉(zhuǎn)發(fā)。以上功能適用于特定需要的場景，能夠極大提高作業(yè)效率。

2 調(diào)試模塊

調(diào)試模塊是一款基于微軟Visual Studio 2012平臺，使用Visual C++MFC設(shè)計與開發(fā)的一款應(yīng)用軟件。調(diào)試模塊與終端通過通信連接和信息交互實現(xiàn)對終端的監(jiān)測和控制，以及SOE和故障事件的查看、參數(shù)的讀寫、文件和記錄的操作等功能。調(diào)試模塊的角色是客戶端、主控站。終端是服務(wù)器，被控站。調(diào)試模塊可通過串口或網(wǎng)口的方式與終端建立通信鏈路，從而進(jìn)行信息交互。

2.1 界面布局

主界面分為5個部分：標(biāo)題欄。顯示模塊圖標(biāo)和名稱；工具欄。各種功能入口；導(dǎo)航區(qū)。點擊樹形節(jié)點，切換對應(yīng)的顯示和操作界面；顯示區(qū)。查看和操作界面；狀態(tài)欄。實時顯示狀態(tài)和操作信息。

2.2 主要功能

自動配置。為了提高效率，提供一鍵自動配置功能。工程文件是使用前文中的配置模塊制作生成；一鍵自動配置功能主要適用于四遙數(shù)據(jù)全部轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)試。這兩者的區(qū)別在于：使用配置模塊可以定制轉(zhuǎn)發(fā)表。工程現(xiàn)場聯(lián)合調(diào)試時一般使用這種方式。在調(diào)試模塊界面上的四遙，和調(diào)度提供的點表的是一致的，便于核對測點；自動配置的使用場合是廠內(nèi)調(diào)試。

程序升級。終端程序和配置都是以文件的形式存在。當(dāng)需要下裝或更新時就需使用人機界面進(jìn)行可視化操作。模塊與終端之間使用的是FTP協(xié)議，當(dāng)模塊與裝置建立起FTP連接后，可自動從裝置各個盤符和路徑下獲取程序和配置文件列表。用戶可對文件進(jìn)行獲取、刪除、下裝等操作。

實時監(jiān)控。當(dāng)模塊與終端建立起通信鏈路后，就可在人機界面上監(jiān)測終端運行工況，以及對裝置進(jìn)行遙控操作。模塊與終端的通信協(xié)議支持DLT634.5101-2002和DLT634.5104-2009；模 塊周期性下發(fā)總召喚命令。終端上送實時的遙測和遙信數(shù)據(jù)。模塊更新內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，并在界面上刷新；終端主動上送變化超過閾值范圍的遙測數(shù)據(jù)和變位的遙信數(shù)據(jù)；終端主動上送裝置產(chǎn)生的故障事件信息；模塊能對終端進(jìn)行遙控分合閘操作。

參數(shù)讀寫。參數(shù)是終端的基本屬性，包括固有參數(shù)、運行參數(shù)等。固有參數(shù)是終端的基本信息，包括終端類型、名稱、程序版本號、出廠編號等；運行參數(shù)包括定值區(qū)號、保護(hù)的投退、動作的閾值等。在人機界面上，可對各種類型的參數(shù)進(jìn)行讀寫操作，當(dāng)寫入的參數(shù)超過閾值會彈窗提示重新輸入。讀寫的結(jié)果在狀態(tài)欄上實時顯示；SOE（Sequence Of Event，事件順序記錄）。是記錄故障發(fā)生的時間和事件的信息類型。分為單點SOE和雙點SOE。當(dāng)終端產(chǎn)生SOE會立即上送。模塊收到SOE會立即彈窗告知用戶，滿足實時性需求。

故障事件記錄。當(dāng)終端產(chǎn)生故障會立即生成數(shù)條故障事件記錄，并將這些記錄以通信報文形式上送。模塊接收并解析故障事件記錄，以列表的方式呈現(xiàn)給用戶。列表條目內(nèi)容包括故障名稱、數(shù)值、時間戳、產(chǎn)生時刻的遙測數(shù)值等。

文件操作。終端在運行過程中會自動產(chǎn)生各種類型的文件，主要有：錄波文件、日志文件、SOE文件、遙控操作記錄文件、極值數(shù)據(jù)文件、定點記錄數(shù)據(jù)文件、日凍結(jié)電能量文件、功率反向電能量凍結(jié)值。用戶可通過人機界面讀取文件的目錄和文件的內(nèi)容。文件操作的流程先讀取類型文件的目錄。終端返回目錄集合，模塊以列表方式呈現(xiàn)。用戶手動選擇文件目錄，讀取目錄下文件的內(nèi)容。終端返回文件內(nèi)容，模塊將內(nèi)容輸出到文本框中。用戶可以查看和保存文件內(nèi)容。

記錄操作。終端在運行過程中會自動產(chǎn)生各種類型的記錄。主要有保護(hù)記錄、單點SOE記錄、雙SOE點記錄、運行記錄、自檢記錄、操作記錄。模塊支持讀取這些記錄，以列表方式呈現(xiàn)。用戶可以根據(jù)設(shè)定條件進(jìn)行篩選并保存為文件；虛擬操作。終端支持虛擬操作功能。模塊則提供對終端進(jìn)行虛擬操作的界面和接口。主要的虛擬操作有虛擬遙測、虛擬遙信、虛擬出口、退出虛擬；報文監(jiān)視。在調(diào)試過程中可實時監(jiān)視模塊和終端的通信報文。報文是以16進(jìn)制字節(jié)串的方式輸出的，為方便用戶查看和分析報文添加了對報文的解釋功能。

綜上，維護(hù)工具能夠用于配置終端，并能檢測終端運行工況和各項技術(shù)指標(biāo)。具有設(shè)計合理、界面友好、操作便利、響應(yīng)迅速、運行穩(wěn)定等特點。能夠?qū)K端進(jìn)行全方位的檢測，切實滿足使用者的需求。