IES-F30系列FTU维护软件
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说明：
摘 要
随着经济发展和人民生活水平的提高，对电力系统的供电质量和供电可靠性要求越来越高，在这种情况下，配电自动化得到蓬勃发展，馈线终端单元（FTU）应运而生。FTU是一种远动设备，用来监控电力系统一次设备和数据采集。FTU配有RS-232串行通信接口，此串口负责FTU采集到的数据发送和配网主站对FTU调节、控制命令的接收。FTU与配网主站通信需遵循电力系统通信规约，确保通信双方能有效、可靠地进行数据传输。
论文阐述了串口通信机制，FTU的基本概念与功能，以及计算机与FTU通信过程中采用的通信规约。FTU维护软件实现了计算机与FTU串口通信，用来对FTU进行安装调试和维护。软件系统的设计综合考虑了软件的开发方法、串口通信原理、电力系统通信规约以及FTU的功能特性，系统开发采用了面向对象方法，开发语言选用C++，开发环境采用 Microsoft Visual C++ 6.0。此维护软件可运行在装有Windows操作系统的个人PC、笔记本电脑上，通过专用连接线把计算机和FTU直接相连，实现计算机和FTU串口通信，此软件对FTU安装和故障调试具有重要意义。
关键词：配电自动化，馈线远方终端，串口通信，通信规约，面向对象
ABSTRACT
With the development of economy and the inproving of people’s standard of living，the quality and reliability of Power Supply plays in more and more important in the power system. In this stuation，the Distribution Automatization develops very rapidly. The Feeder Terminal Unit emerges as the time require. FTU is a operation facility. It is used to watch、 control once facility of power system and collect data. FTU has serial communications port of RS-232. This serial sends the data that FTU has collected and incepts the moducation and command of Distribution Automatization station to FTU. The communication between FTU and Distribution Automatization station must follow communication protocol of power system in order to insure effective and reliable data transmission each other.
This paper expatiates on the serial communications principle、the basal concept and function of FTU、the communication protocol that computer and FTU adopt in the process of communication. The software about FTU maintenance achieves serial communication between computer and FTU. It is used to install、debug and protect the FTU. The method of development、the serial communications principle、the communication protocol in the power system and the function characteristic of FTU are considered synthetically in the process of software system design. System development adopts Object-Oriented method. The development language uses C++. The integrated development environment adopts Microsoft Visual C++ 6.0. This software can runs in the personal computer and portable computer with the windows opration system.The FTU is joined with computer directly by special connecting wire. The serial communication is achieved between computer and FTU.This software has important meaning in the setting and fault debug of FTU.
KEY WORDS：Distribution Automatization，Feeder Terminal Unit，serial communications，communication protocol，Object-Oriented
前 言
经济的高速发展和人民生活水平的普遍提高，对电力系统的供电水平和供电质量提出了越来越高的要求，而电网的调度自动化和配网自动化的水平决定电力系统的供电质量和供电可靠性，所以对电网的调度自动化和配网自动化提出了非常高的要求。在配网自动化中终端设备起到采集和监控电力系统的设备参数和实时运行状态的作用。它把采集的实时数据经过通信系统发送到监控中心，同时，终端设备接收主站控制中心的命令，来处理电力系统的一次设备。FTU负责采集和监控配电柱上开关。FTU配有串口和CAN网口，计算机上也配有串口，在FTU的安装和调试现场，需要确定FTU的端子接线和配置是否正确，这就要求计算机和FTU能够通过串口实现通信。本论文阐述计算机与串口论文阐述了串口通信机制，FTU的基本概念与功能，以及计算机与FTU通信过程中采用的通信规约。
计算机和FTU的通信实现是通过维护程序来实现的。所以论文首先阐述串口通信的基本概念、原理和串口通信的编程方法。在Win32下，可以使用两种编程方式实现串口通信，其一是调用的Windows的API函数，其二是使用ActiveX控件。使用API 调用，可以清楚地掌握串口通信的机制，熟悉各种配置和自由灵活采用不同的流控进行串口通信。紧接着介绍FTU的概念和功能特点，远方馈线监控终端（FTU），用于配网自动化系统中，专用于户外杆上分段开关、支线开关远方监控的自动装置，能够实现数据采集、保护和监控一体化。它能够实现“四遥”远动功能并能灵活地配置多种保护模式。
在计算机与FTU 的通信中，数据通信的双方为有效地交换数据信息，所建立的一些规定，以控制和监督信息在通信线路上的传输和系统间信息交换，这些规约称为通信规约。有了通信规约数据通信的双方才能识别数据的实际意义，所以通信规约在整个监控系统中起着非常重要的作用。
软件的开发采用先进的面向对象方法。串行端口的本质功能是作为CPU和串行设备间的编码转换器。当数据从 CPU经过串行端口发送出去时，字节数据转换为串行的位。在接收数据时，串行的位被转换为字节数据。在Windows环境下，串口是系统资源的一部分。应用程序要使用串口进行通信，必须在使用之前向操作系统提出资源申请要求（打开串口），通信完成后必须释放资源（关闭串口）。一般来说，串口的读写由串口读写线程完成，这样可以避免读写阻塞时主程序死锁。对于全双工的串口读写，应该分别开启读线程和写线程；对于半双工和单工的，只需开启一个线程即可。在线程中，按照预定好的通信握手方式，正确检测串口状态，读取发送串口数据。
维护软件的开发成功实现了计算机和FTU的通信，使工程人员在工程实施中操作简便、易行。在对FTU的维护中简单方便。
第1章 串口通信概述
1.1 计算机接口技术
1.1.1 接口基本概念
通常情况下，人们是通过外部设备使用计算机的，但是由于各种原因，外设不能与CPU直接相连，它们之间交换信息需要一个中间环节，称之为接口电路。
接口是CPU与外界的连接部件，从广义上讲，接口技术是研究CPU如何与外界进行组合与匹配，将计算机系统中的各种功能部件连接起来构成一个完整的、实用的计算机系统，并能实现与外界高效、可靠地交换信息的一门软、硬件相结合的技术，是微机应用的关键。例如，CPU与系统总线连接所需的总线驱动器、数据收发器、总线控制器及总线裁决器等，都称为处理器接口。存储器的组织与系统总线的连接逻辑、存储管理部件、DMA控制器等，称为存储器接口。各种输入输出设备与主机进行信息交换所需的硬件逻辑和软件设计，称为输入输出(I/O)接口技术。
1.1.2 接口的基本功能
CPU与外设之间的数据交换必须通过接口来完成，通常情况下，接口应具备以下功能：
(1) 数据缓冲功能
接口中设置数据寄存器或锁存器，以解决主机高速与外设低速的矛盾，避免因速度不一致而造成数据丢失。接口通常由以一些存储器和RAM芯片组成。
(2) 信号转换功能
由于外设所提供的状态信号和它所需的控制信号往往同微机的总线信号不兼容，因此，信号转换就成为接口设计中的关键。
摘 要1
ABSTRACT2
前 言3
第1章串口通信概述5
1.1 计算机接口技术5
1.1.1接口基本概念5
1.1.2接口的基本功能5
1.1.3接口的控制方式6
1.2 RS-232 串口标准7
1.3 端口通信基本概念8
1.3.1端口通信——同步和异步传输8
1.3.2 单工、双工、全双工通信9
1.3.3 数据安全与完整9
1.4 串口编程简介10
1.4.1调用的Windows的API函数10
1.4.2使用ActiveX控件。11
第2章馈线终端设备（FTU）13
2.1 FTU基本概念13
2.2 FTU功能14
2.2.1 数据采集和信息监控功能14
2.2.2 故障检测功能14
2.2.3 多功能电源功能14
2.2.4 通信管理功能14
2.3 F30系列馈线终端单元内部原理结构15
第3章通信规约16
3.1 电力系统通信规约16
3.2 FTU维护规约16
第4章软件系统设计与实现20
4.1 开发FTU维护软件的意义20
4.2 软件系统开发技术和设计思想20
4.3 软件系统结构、功能设计22
4.3.1 软件结构框架22
4.3.2软件的功能设计22
4.4 软件系统功能实现24
4.4.1 标题栏、菜单栏、工具栏、状态栏的实现24
4.4.2底层类和函数的实现26
4.4.3软件功能模块实现30
第5章 系统配置及调试运行41
5.1 FTU配置41
5.2 维护软件配置运行41
5.2.1软件运行界面41
5.2.2 功能菜单配置42
结论51
致 谢52
参 考 文 献53
毕业设计小结54
附录： 部分程序文件56
参考文献：
何健辉、董方鹏.实用 Visual C++ 6.0.北京：清华大学出版社，2000
谭思亮、邹超群. Visual C++ 6.0 串口通信工程开发实例导航.北京：人民邮电出版社，2001
官章全、韩云君. Visual C++ 6.0 高级编程范例.北京：电子工业出版社，2001
Cameron Hughes.掌握标准C++类.北京：人民邮电出版社，2003
求是科技. Visual C++串口通信技术与工程实践(第二版).北京：人民邮电出版社，2004
龚建伟、熊光明.Visual C++/Turbo C 串口通信编程实践.北京：电子工业出版社，2004
李长林. Visual C++串口通信技术与典型实例.北京：清华大学出版社，2006
张永建.电力监控与调度自动化.北京：中国电力出版社，2004
电网自动化终端室.FTU使用说明书.济南：山东积成电子股份有限公司，2006
电网自动化终端室.FTU维护规约. 济南：山东积成电子股份有限公司，2006
作者点评：
回想起来做毕业设计的整个过程，我感慨万分，其中有苦有甜，充满了困难,同时也蕴含着成功的乐趣，经过这段时间的设计和开发，终于完成计算机与终端设备FTU的串口通信，能实现电力系统的“四遥”功能，对FTU的现场安装、调试和维护具有重要的意义。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。
在许刚经理和袁星辉老师的帮助下，我认识了导师边智刚，导师给我的论文题目是——计算机与FTU串口通信，题目确定后就是查找资料，好的开端就相当于成功了一半，因此资料是否全面、可靠，关系到整个毕业设计的进程。资料的查找方式有很多种，现在是信息飞速发展的年代，上网查资料不只是一种时尚，也是最有效的方式，网上的信息包罗万象，可以通过各个搜索引擎进行搜索，例如Google、百度等，还有老师介绍的专门的论文期刊网万方，在网上我找到了大量有价值的参考资料，同时导师也给我一部分参考资料，有了资料。下一步就是整理和有选择的学习。这样开发软件所需要的基础知识就具有了
接下来就是开发环境的选择和语言的选择，我的毕业设计所用的语言是C++，编程工具是Visual C++ 6.0。
因为，以前我没有接触到串口方面的编成，所以我上网下载学习教程，也下载还有一些小的应用程序的源代码，然后对其进行认真的分析、揣摩其中的原理。接着自己开始编写简单的程序来检验一下学习的效果，理论学习和工作实际紧密结合起来，互相参照，学习进展快，掌握牢，可以取得事半功倍的效果。应该根据自己的知识结构和水平确定一个合理的“攻关”顺序，并大体上拟定一个进度表，根据自己完成的情况进行调整，如果碰到不理解的概念、原理和方法，给学习带来困难，甚至无法做下去的时候，就要和导师进行沟通，也许老师的一句话就会给自己很多的启示。编写源代码的时候最好是编写一个小模块就进行调试，我使用的串口调试精灵。这样可以避免设计的最后出现太多的错误而乱成一团糟。这样在不断的修改调试，再修改再调试。在这样理论与实践互动过程中学到的知识，是无论看多少遍书也学不来的。这对我来说不仅是知识的收获，而且有更多的感触，刚开始做的时候，我几乎是无从下手的，让人深感烦躁。幸好在老师的指导和自己不断的错误和摸索下找到了一定的方法，这是值得庆幸的。
最后终于做完了（感觉真好），有种如释重负的感觉。此外，我 还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。在此要感谢我的导师边智刚对我悉心的指导，感谢老师给我这样的机会锻炼。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个软件的开发过程中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。