60kV变电站RTU设计课程设计论文.doc

辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 配电系统及其自动化配电系统及其自动化 课程设计（论文）课程设计（论文） 题目：题目： 60kV60kV变电站变电站RTURTU设计设计 院（系）：院（系）： 专业班级：专业班级： 学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： （签字） 起止时间：起止时间：2015.11.30-2015.12.112015.11.30-2015.12.11 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语 院（系）：新能源学院 教研室：电气工程及其自动化 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 学 号 学生姓名 专业班级电气（光伏）121 设计题目60kV变电站RTU设计 课程设计（论文）任务 该 RTU 主要实现配电变电所遥测、遥信、遥控、摇调等四遥功能，并将所遥测的电流电 压信息及时上传给主站，并能接受主站命令，实现遥控遥调功能。 设计背景：设计背景：配电变电所进线为 60kV，出线为 10kV，每条输电线路最大输出功率为 1600kVA，该 RTU 监测 4 回 10kV 输出线路的电流电压以及线路上断路器隔离开关的运行状 态，并将电流电压的有效值上传给主站，同时能接受主站发出的遥控遥调等开关量输出命令。 设计内容： 硬件电路设计： 1. 最小系统设计（包括 CPU 选择，存储器，晶振电路，复位电路） 2. 电流电压检测电路设计 3. 电气设备运行状态检测电路设计 4. 电气设备运行状态控制电路设计 5. RTU 与主站通信接口设计 6. 软件设计（程序流程图和程序编写及电流电压有效值以及故障识别算法确定） 进度计划 第 1 天 查阅收集资料 第 2 天 总体设计方案的确定 第 3 天 最小系统设计 第 4 天 电流电压检测电路设计 第 5 天 电气设备运行状态检测电路设计 第 6 天电气设备运行状态控制电路设计 第 7 天 RTU 与主站通信接口设计 第 8 天 软件设计 第 9 天 设计说明书完成 第 10 天 答辩 指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 摘 要 变电站远方终端 RTU 是变电站自动化的基础控制单元对实现变电站自动化 乃至配电自动化起着十分重要的作用，作为系统的独立工作站点，是监测、监 控及数据处理系统的终端单元，可以实现远程数据采集、设备控制和测量、参 数调节、信号报警以及与监控中心的远程通信等功能。 本次课设设计了一种以通用型 8 位单片机为核心处理单元、具有高性能价 格比的变电站自动化远方终端(RTU)的硬软件设计。利用 AT89C51 设计 RTU 控制 器此控制器包括了单片机最小系统、电压电流测量电路、开关量检测和控制电 路、通信电路等。主要实现配电变电所遥测、遥信、遥控、遥调等四遥功能， 并将所遥测的电流电压信息及时上传给主站，并能接受主站命令，实现遥控遥 调功能。结合 RTU 在变电站中的实际应用功能，对变电站中特征电参量的采集 计算方法进行分析，并分别对交流测控 RTU 的总体方案、硬件电路和软件编程 进行分析设计。 关键词：AT89C51；RTU；变电站自动化；数据采集 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 目 录 第第 1 1 章章 绪论绪论1 1.1RTU 综述1 1.2 本文研究内容.1 第第 2 章章 RTURTU 硬件设计硬件设计.3 2.1 RTU 总体设计方案.3 2.2 RTU 控制核心模块设计.4 2.2.1 CPU 的选择4 2.2.2 复位电路设计5 2.2.3 时钟电路设计6 2.2.4 RTU 控制核心模块原题图6 2.3 电流电压检测电路设计.7 2.4 电气设备运行状态检测电路设计.8 2.5 电气设备动作控制电路设计.9 2.6 报警电路设计设计.10 2.7 RTU 与主站通信接口电路设计.11 第第 3 章章 RTU 软件软件设计设计 12 3.1 软件实现功能综述.12 3.2 流程图设计.12 3.2.1 主程序流程图设计12 3.2.2 数据采集流程图设计15 3.2.3 通信流程图设计15 第第 4 章章 系统设计与分析系统设计与分析17 4.1 系统原理图.17 4.2 系统原理综述.18 第第 5 章章 课程设计总结课程设计总结19 参考文献参考文献20 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 0 第 1 章 绪论 1.1 RTU 综述 变电站自动化是一种以计算机为主、将变电站的一、二次设备(包括测量、 信号、 控制、保护、自动、远动等)经过功能组合形成的标准化、模块化、网络 化的计算机 监控系统。随着计算机技术、通讯技术和电子技术的迅猛发展，电 力系统自动化程度也日益提高。变电站在电能的生产、传输、应用过程中，占有 非常重要的地位，因此，变电站自动化系统在变电站的改造和新建中得到了普遍 的应用。 RTU(Remote Terminal Unit)是构成企业综合自动化系统的核心装置，通常 由信号输入/输出模块、微处理器、有线/无线通讯设备、电源及外壳等组成，由 微处理器控制，并支持网络系统。它通过自身的软件(或智能软件)系统，可理想 地实现企业中央监控与调度系统对生产现场一次仪表的遥测、遥控、遥信和遥调 等功能。 RTU 是一种耐用的现场智能处理器，它支持 SCADA 控制中心与现场器件间的 通讯。它是一个独立的数据获取与控制单元。它的作用是在远端控制控制现场设 备，获得设备数据，并将数据传给 SCADA 系统的调度中心。 变电站自动化的 RTU 直接监测和控制变电站的一次设备，它具有监测量大， 工作环境恶劣，要求可靠性高等特点，随着技术的进步及变电站自动化系统本身 发展的需要，现有的 RTU 用交直流实时采样和计算代替了传统的变送器的测量方 式，测量精度和可靠性方面都有根本性的提高；现有的 RTU 还采用少量的通信电 缆(或光缆)取代了大量的信号电缆，控制室内和现场之间的联系变成了通信联系， 这样不仅节约了电缆和用地，还大大减少了施工、安装和调试的工作量，提高了 可靠性和可维护性，但同时对系统装置的通信方式提出了更高的要求。进入新世 纪以来，由于一批新兴的高新技术产业的出现与发展，这种状况正日益得到改善。 1.2 本文研究内容 本次课程设计中，该配电变电所进线为 60kV，出线为 10kV，每条输电线路 最大输出功率为 1600kVA，该 RTU 监测 4 回 10kV 输出线路的电流电压以及线路上 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 1 断路器隔离开关的运行状态，并将电流电压的有效值上传给主站，同时能接受主 站发出的遥控遥调等开关量输出命令，实现遥控遥调功能。 实现对硬件电路设计： 1. 最小系统设计（包括 CPU 选择，存储器，晶振电路，复位电路） 2. 电流电压检测电路设计 3. 电气设备运行状态检测电路设计 4. 电气设备运行状态控制电路设计 5. RTU 与主站通信接口设计 6. 软件设计（程序流程图和程序编写及电流电压有效值以及故障识别算法 确定） 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 2 第 2 章 RTU 硬件设计 2.1 RTU 总体设计方案 RTU 的总体设计方案如图 2.1 所示。 图 2.1 AT89C51RTU 总体设计方案框图 本 RTU 总体设计方案以 CPU 为核心，外加模拟量输入模块及 A/D 转换器，它 的功能主要将线路中的电压电流信号的采集来转换成单片机可以识别的数字信号。 通信接口主要负责与主机的通信将检测到的一些数据及时送到主站。开关量输入 模块和开关量输出模块主要是检测线路上断路器、隔离开关的状态，完成断路器、 隔离开关的投切。当线路发生故障时快速切断故障区段对非故障区段及早恢复供 电提高供电的可靠性，由于单片机存储不能满足实际的要求所以要外加个外部数 据存储和数据存储器用以储存数据采集模块传来的重要数据信息。人机对话模块 主要是向系统输入一些命令或数据来控制 RTU 的设置模式和设置状态信息，可以 实现远程数据采集、设备控制和测量、参数调节、信号报警以及与监控中心的远 程通信等功能等。 CPU 模拟量输入 开关量输入 程序存储器 数据存储器 A/D 开关量输出 通信接口 人机对话接口 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 3 2.2 RTU 控制核心模块设计 2.2.1 CPU 的选择 本次课设 RTU 设计采用 AT89C51 单片机作为系统的 CPU。AT89C51 是面 向八位的 CPU。它的价格低廉，工作可靠，另外扩展功能也很强，AT89C51 采 用电擦除和电写入，擦写方便，保密性能好，因此作为此次设计的首选 CPU。 89C51 单片机为 EPROM 型，在实际电路中可以直接互换 8051 单片机或 8751 单片机，不但和 8051 单片机指令，管脚完全兼容，而且其片内的 4K 程序 存储器是 FLASH 工艺的，它是一种低功耗高性能的具有 8K 字节可电气烧录及可 擦除的程序 ROM 的八位 CMOS 单片机，从使用方便与简化电路以及其性价比等 角度来考虑，AT89C51 比较合适的 。 AT89C51 有 40 个引脚，其中是接地端，是电源端接+5V 电源，外界晶体引 脚 XTAL0 和 XTAL1 接时钟电路，RST 是复位信号输入端，在此引脚上出现两个 时钟周期以上的高电平就能让单片机有效复位。P0 口接地址锁存器，是片内片外 ROM 选择端，是外部 ROM 的读选通信号，是读允许信号，是写允许信号，引脚 结构图如图 2.2 所示。 图 2.2 AT89C51 引脚结构图 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 4 2.2.2 复位电路设计 AT89C51 单片机的复位是靠外部复位电路来实现的，在时钟电路工作后，只 要在单片机的 RESET 引脚上出现 24 个时钟振荡周期以上的高电平，单片机 就能实现复位。为了保证系统可靠复位，在设计复位电路时，一般使 RESET 引 脚保持 10ms 以上的高电平，单片机便可以可靠地复位。 单片机的复位状态：单片机运行出错或进入死循环时，可按复位键重新运行。 单片机的复位都是靠外部复位电路来实现的。在时钟电路工作后，只要在单片机 的 RESET 引脚上出新 24 个时钟振荡脉冲以上的高电平，单片机就能实现复位。 为了保证单片机可靠复位，再设计电路时，一般使 RESET 引脚保持 10ms 以上的 高电平。当 RESET 从高电平变为低电平以后，单片机从 0000H 地址开始执行。 在复位有效期间，ALE 和 PSEN 引脚输出高电平。89C51 进入复位状态后，21 个 特殊功能寄存器复位后的状态位确定值，除 SP 为 07H，P0-P3 为 FFH,其余为 0. 简单的复位电路有上电复位和手动复位。本次课设采用按键式复位电路。 由于 RTU 在恶劣的温度和湿度环境工作，为了保证它能安全可靠的工作所 以得设计个复位电路以便在 CPU 处于死机的状态下能及早复位，本次设计采用 看门狗复位电路，利用电容的充电来实现。当加电时，电容 C 充电，电路有电流 流过，构成回路，在电阻 R 上产生压降，RESET 引脚为高电平；当电容 C 充满 电后，电路相当于断开，RESET 的电位与地相同，复位结束。充电的时间决定了 复位的时间。此外，还可以通过按键实现复位，按下键后，通过和构成回路，使 RESET 端产生高电平。按键的时间决定了复位的时间。具体复位电路如图 2.3 所 示。 图 2.3 复位电路 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 5 2.2.3 时钟电路设计 时钟电路是用来产生 AT89C51 单片机工作时所必须的时钟信号，AT89C51 本 身就是一个复杂的同步时序电路，为保证工作方式的实现，AT89C51 在唯一的时 钟信号的控制下严格的按时执行指令进行工作，时钟的频率影响单片机的速度和 稳定性。通常时钟由于两种形式：内部时钟和外部时钟。 我们系统采用内部时钟方式来为系统提供时钟信号。AT89C51 内部有一个用 于构成振荡器的高增益反向放大器，该放大器的输入输出引脚为 XTAL0 和 XTAL1，他们跨接在晶体振荡器的用于微调的电容，便构成了一个自激励振荡器。 电路中的 C1,C2 的选择在 30PF 左右，但电容太小会影响振荡的频率，稳定 性和快速性。晶振频率为在 1.2MHZ12MHZ 之间，频率越高单片机的速度就越快， 但对存储器要求就高。为了提高稳定性我们采用温度稳定性好的 NPO 电容，采用 晶振频率为 12MHZ。电路如图 2.4 所示。 图 2.4 时钟电路图 2.2.4 RTU 控制核心模块原题图 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 6 由于 RTU 主要在潮湿高温等恶劣环境下工作，因此，需在核心模块中加一个 复位电路以便在 CPU 发生死机的情况下能迅速复位。CPU 正常工作需要定时恒频 率的脉冲，所以需要外加个晶振电路 。RTU 具有电流电压采集记录等功能，而且 AT89C51 内部的数据存储器的存储空间比较小不能储存大量的电流电压信息，所 以要外扩一个数据存储器。根据上文所述，将所选择的 CPU、数据存储器扩展电 路、时钟电路和复位电路等连接在一起从而构成完整的 RTU 控制核心模块，具体 的连接方式如图 2.5 所示。 图 2.5 RTU 控制核心模块原理图 2.3 电流电压检测电路设计 本设计中，配电变电所进线为 60kV，出线为 10kV，每条输电线路最大输出 功率为 1600kVA，该 RTU 监测 4 回 10kV 输出线路的电流电压以及线路上断路器隔 离开关的运行状态，如上所述，可以确定模拟量检测的路数为 12 路，分别为 6 路电压信号和 6 路电流信号。 在数据采集系统中， A/D 转换的速度和精度又决定了采集系统的速度和精 度。MAX197 是具有 12 位测量精度的高速 A/D 转换芯片，只需单一电源供电， 且转换时间很短，约为 6us，具有 8 路模拟转换通道和 12 位的 A/D 转换其转 换精度，还提供了标准的并行接口，为 8 位三态数据 I/O 口，可以和大部分 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 RST 9 RXD/P3.0 10 TXD/P3.1 11 INTR0/P3.2 12 INTR1/P3.3 13 T0/P3.4 14 T1/P3.5 15 WR/P3.6 16 RD/P3.7 17 XTAL 2 18 XTAL 1 19 EA 31 ALE 30 PSEN 29 P0.0(AD0) 39 P0.1(AD1) 38 P0.2(AD2) 37 P0.3(AD3) 36 P0.4(AD4) 35 P0.5(AD5) 34 P0.6(AD6) 33 P0.7(AD7) 32 P2.0(A8) 21 P2.1(A9) 22 P2.2(A10) 23 P2.3(A11) 24 P2.4(A12) 25 P2.5(A13) 26 P2.6(A14) 27 P2.7(A15) 28 VCC 40 VSS 20 89C51 . RESET SW-PB VCC R1 200 R2 1K C 22uF C1 30pF C2 30pF Y? CRYSTAL . C8 C9 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 7 单片机直接接口，使用十分方便。根据本设计的要求可知，选用两片 A/D MAX197 转换器即可满足本次设计的需要。 由于计算机在任一时刻只能接收一路模拟量信号的采集输入，当有多路模拟 量信号时需通过模拟转换开关，按一定顺序选取其中一路进行采集。当需要对多 个模拟量进行模数变换时，由于 A/D 转换器的价格较贵，通常不是每个模拟 量输入通道设置一个 A/D，而是多路输入模拟量共用一个 A/D，中间经过多 路转换开关切换。在本设计中，选用型号为的LW18 系列的多路转换开关。 综上所述，完整的模拟量检测电路如图2.6 所示。 图 2.6 模拟量检测电路图 2.4 电气设备运行状态检测电路设计 本次设计的变电站电气主接线图如图 2.7 所示。 由变电站的电气主接线图可知，本次设计主要研究的是 RTU 监测 4 回 10kV 输出线路的电流、电压以及线路上断路器隔离开关的运行状态，所以检测电气设 123456 A B C D 654321 D C B A Title Nu mberRev isionSize B Date:4-Jan-20 11 Sheet o f File:D:PR OGRA M F ILESPR OTEL 99SE化化化EX AMPLESMyDesig n5.ddbDrawn B y: EA /VP 31 X1 19 X2 18 RE SET 9 RD 17 WR 16 INT 0 12 INT 1 13 T0 14 T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSE N 29 AL E/P 30 TX D 11 RX D 10 89C 51 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 CS INT RD WR CL K RE T CH 0 CH 1 CH 2 CH 3 CH 4 CH 5 CH 6 CH 7 MA X197 10k 1K 15K TA 8 + - +12 V 10k 1K 15K TV 8 + - +12 V 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 8 备的台数为 6 台，开关量输入 6 路。因此，选择 AT89C51 单片机的 P1 口作为 6 路开关量的输入接口，采用光电耦隔离措施来排除输入开关量采样过程中干扰信 号的影响。当有遥信信号时光耦二极管发光，并且光耦合器导通使单片机的输入 端变成低电平，单片机接受遥信信号。具体的电气设备运行状态检测电路如图 2.7 所示。 图 2.7 电气设备运行状态检测电路图 2.5 电气设备动作控制电路设计 根据电气主接线图和监测回路中的断路器和隔离开关的个数可以确定，所摇 控电气设备的台数为 6 台，开关量控制输出为 6 路。选择 89C51 的 PA3 口作为六 路开关量的输出口。因此，当 PA3 口为高电平时经缓冲器反向输出为低电平使继 电器导通，继电开关动作，ZJ 带电使其触电闭合输出遥控信号。 由于单片机 I/O 口提供的电流太小，不能直接驱动继电器。所以由单片机的 I/O 口输出到驱动芯片以驱动继电器，为了防止继电器误动，需要对驱动信号加 以互锁，因此，在电气设备动作控制电路中应采用继电器隔离来隔离强弱电。具 体电路如图 2.8 所示。 图 2.9 电气设备动作控制电路图 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date:5-Jan-2011 Sheet of File:D:PR OGRA M F ILESPR OTEL 99SE化化化EX AMPLESMyDesign5.ddbDrawn B y: +24V VC C R3 R2 R1 C1 JQ D1 QF CPU P1.0 化CPUYX 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 9 图 2.8 电气设备动作控制电路图 2.6 报警电路设计设计 本设计采用 ACM 配电线路监控装置，原理图如图 2.9 所示。 图 2.9ACM 配电线路监控装置报警电路图 ACM 监控装置和塑壳断路器配合使用，塑壳断路器有单磁和热磁两种，单磁 断路器只具有短路保护功能，无热过载保护，在这种情况下，线路中如有过载现 象，断路器不会动作，ACM 监控装置会根据不同过载程度分别发出报警信号，提 醒现场维护人员，也可远传至控制中心。热磁塑壳断路器既具有短路保护又具有 热过载保护，此时，ACM 监控装置仅可作为报警功能作用，当检测到电流达到设 定阈值后，内部继电器动作。 监控装置配套电流互感器使用 AKH-0.4 型号电流互感器，配电线路的额定电 流为 3750A，互感器选用 AKH-0.4-10/0.4，该型号互感器监控装置最大可持续测 量电流达到 1000A,因此装置最大可监测 4 倍的过载电流，对于需要监测剩余电流 回路的场合还需加装 AKH-0.4L 系列剩余电流互感器。如图 2.9 所示，当配电线 路电流超过 1 段报警阈值时，继电器闭合，1 段报警输出，KA1 线圈得电，PGR 灯 光报警；当负载程度增大，达到 2 段报警阈值时，继电器闭合，2 段报警输出， KA2 线圈得电，PG 声报警。当按下声光报警解除按钮或负载电流降低后，报警状 态解除。 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 10 2.7 RTU 与主站通信接口电路设计 RTU 能将监测到的电流电压信号及时上传到主站，同时利用单片机实现与监 控控制中心计算机的双向数据通信, 使得 RTU 单元将多种测量结果数据转换为协 议所规定的格式, 并及时送往主站控制中心。本设计采用 RS485 接口电路来实现 RTU 与主站间的通信，RS485 接口电路图如图 2.10 所示。 实际应用中，RS-485 总线上经常会遇到雷击、静电、电源波动等情况，由于 传输线对高频信号相当于电感，因此对于高频瞬态干扰，接地线等同于开路。瞬 态干扰虽然持续时间短暂，但可能会有成百上千伏的电压。一般在切换大功率感 性负载如电机、变压器、继电器等或闪电过程中都会产生幅度很高的瞬态干扰， 如果不加以适当防护可能会引起通信接口器件的损坏。通常情况下，会采取旁路 保护方法，如图所示。 图 2.10 RS485 接口电路图 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 11 第 3 章 RTU 软件设计 3.1 软件实现功能综述 软件系统在硬件资源的基础上, 采用模块化结构, 利用89C51单片机语言编 程，在完成系统功能要求的前提下, 力求程序结构简炼、扩充容易、修改方便。 RTU复杂的算法是靠软件来实现的。同样的硬件加上不同的算法，就组成了 不同功能的系统，这给系统设计带来了很大的灵活性并缩短了系统开发周期。因 此，软件设计在AT89C51系统的设计中是非常关键的。根据电力系统实际的需求， 本RTU仍采用传统的程序设计，即采用顺序结构，程序运行中对中断进行响应。 顺序结构软件由一个无限循环的主程序和若干个中断程序构成。为了提高实时性， 要求中断得理程序尽量短，并采用设置标志位的方法。中断程序基本上只完成基 本的工作，大部分工作由主程序完成。主程序循环查询各个标志位以确定是否发 生过中断，是否需要做相应处理。 本装置需要完成的任务有：模拟量的采集；电压，电流有效值的计算；通信 数据的接收、发送和处理；开关量输入信号的采集；开关量输出信号的控制；通 过串口对装置进行参数设置。 3.2 流程图设计 3.2.1 主程序流程图设计 本次课设是用软件系统以实时多任务调度系统为核心，对内部任务和外部任 务调度和管理。整个系统的主程序流程图如图 3.1 所示。系统上电启动后，上电 复位对整个硬件电路进行复位，先进行初始化和系统自检，然后就启动定时器定 时，之后就进入任务调度程序，检查有没有任务被置位。 系统自检包括RAM自检、ROM自检和开关量输入输出自检。系统自检通过后， 程序进入系统的初始化。系统初始化用以建立起应用软件所需的运行环境CPU初 始化，即对I/O控制寄存器写入控制字，控制定时器的工作方式、选择复用引脚 的功能、确定高速输入/输出口是否允许输入输出、写中断屏蔽寄存器并清除中 断悬挂寄存器、开中断等。 如果有申请任务，则执行该任务；没有申请任务，返回任务调度程序重新检 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 12 否 是 无 有 图3.1主程序流程图 采集是否完成 开始 系统初始化 中断设置 系统自珍、参数读取 等待定时器中断，启动 A/D 转换进行采集处理 合/分闸命令执行 读入开关 电量和状 态量及其 他参数 故障处理 液晶显示流、开关和 分闸状态及其他参数 计算电流参数 判断是否有无 故障 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 13 查。当一个任务执行完毕后，也返回到调度程序检查有没有任务被置为就绪状态， 有多个任务就绪时，执行优先级高的任务。在执行调度任务和申请任务的过程中， 如果有中断，转去执行中断服务程序，执行完毕返回中断点执行被打断的程序。 系统子程序设计主要有A/D转换子程序，显示子程序，通信子程序 ，键盘扫 描子程序等等。以下介绍其中的A/D转换子程序模块。 A/D转换流程图如图3.2所示。每进行一次A/D转换，则检测一次INT信号， 若INT出现低电平，则转换结束，否则继续进行转换，直到最后一个通道转换结 束，系统自动给INT端一个低电平信号，表明转换工作结束，多路A/D转换的顺 序是固定的，读取数据时也是顺序读取。 否 是 图 3.2A/D 转换子程序流程图 开始 初始化 启动 A/D 转换 是否完成 A/D 转换 数据输出 延时 结束 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 14 3.2.2 数据采集流程图设计 变电站交流测控系统RTU信号数据采集模块主要是对变电站各现场信号进行 实时动态采集，并将各类信号转换成系统相应的特性电参量数据进行显示。 数据采集模块软件功能主要是通过编程实现现场交流信号和运行状态等电参 量数据的实时采集和处理。数据采集流程图如图3.3所示。 图 3.3 数据采集流程图 3.2.3 通信流程图设计 变电站交流测控系统RTU系统通信主控模块电路是配电网系统的通讯中转站， 主要与总线、PC机、疾控中心以及其他现场智能仪器仪表进行数据通讯。 通信主控模块软件功能主要是通过编程构筑连接当地PC机以及变电站远程集 控中心与各类现场单元信号测量模块间数据通信的纽带。通信流程图如图3.4所示。 开始 进入初始化界面 系统参数 是否设定 电参量计算 电参量显示与控制模块 结束 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 15 图 3.4 通信流程图 开始 初始化进入界面 参数设定 通讯状态监控模块 处理影响通讯任务 结束 是否执行通讯 任务？ 通讯任务是否 执行完毕？ 是 是 否 N 否 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 16 第 4 章 系统设计与分析 4.1 系统原理图 本设计中的基于 AT89C51 单片机的配电网自动化远方终端 RTU 的系统原理 电路图如图 4.1 所示。 如图 4.1 配电网自动化远方终端 RTU 的系统原理电路图 4.2 系统原理综述 本次课程设计主要是以 RTU 为研究对象，通过模拟量检测电路实现对回路中 VCC 1 P1.0 2 P1.1 3 P1.2 4 P1.3 5 P1.4 6 P1.5 7 P1.6 8 P1.7 9 RESET 10 P3.0 11 P3.1 12 P3.2 13 P3.3 14 P3.4 15 P3.5 16 P3.6 17 P3.7 18 XTAL2 19 XTAL1 20 VSS 21 P2.0 22 P2.1 23 P2.2 24 P2.3 25 P2.4 26 P2.5 27 P2.6 28 P2.7 29 P/S/E/N/ 30 ALE 31 E/A/ 32 P0.7 33 P0.6 34 P0.5 35 P0.4 36 P0.3 37 P0.2 38 P0.1 39 P0.0 40 VCC 89S51 CON40 C1 10uF R1 10k Y1 22.1184KHZ C2 22pF C3 22pF S? SW SPST D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 P3.6 P3.7 P3.2 WR RD INT INT0 INT1 WR RD MAX197 CLK RET CH0 CH1 CH2 CH3 CH4 CH5 CH6 CH7 C1 C2 GND C3 C4 15K 15K 1K R 10K 1K R 10K TA TV +12V +12V - - + + . . . . 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论