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变电站设备驱动软件开发包的研究与应用

作　者: 王水
导　师: 李正军
学　校: 山东大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 变电站监控系统 数据通信 Sockets OPC技术
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 4次
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内容摘要


随着国民经济的持续、高速发展,电力系统迎来了一个高速发展的新时代。变电站监控系统在电力系统的监控过程中占据着越来越重要的位置。这就对作为变电站监控系统中数据通信桥梁的变电站设备驱动软件开发包的性能提出了更高的要求。因此,对变电站设备驱动软件开发包的研究具有重要意义。本文首先介绍了课题的研究背景与意义,在明确变电站监控系统的功能要求基础上,指出了变电站监控系统目前的研究现状及存在的问题,然后对变电站设备驱动软件开发包的功能需求进行简要分析。本文研究了变电站的整体结构,并通过对变电站站控层与间隔层设备之间的通信数据类型分析,提出了对不同通信网络及不同命令类型数据的传送时间要求,同时研究了目前国内采用的主流通信规约。根据变电站监控系统软件的模块划分,本文对各大模块的功能及作用做出了详细介绍,同时明确了设备驱动模块在变电站监控系统软件中所处的重要位置及所要实现的功能。根据变电站监控系统软件对设备驱动软件开发包的功能需求,本文介绍了开发设备驱动软件开发包所需的关键技术,采用模块化设计思想将变电站设备驱动软件开发包分为四个功能模块：设备描述模块、数据点联结模块、数据处理模块以及通信模块。前三个模块采用动态链接库的技术实现,以支持用户对设备驱动软件二次开发的需求。通信模块是变电站监控系统软件与变电站现场测控设备间进行数据交互的桥梁,根据变电站采用的通信网络不同分别采用三种方式进行开发。串行通信方式的通信模块采用Win32API函数进行开发,采用异步通信技术及多线程技术以提高实时性及资源、时间的利用率；TCP/IP通信方式的通信模块采用Windows Sockets网络编程,采用非阻塞的方式提高数据收发效率；基于OPC技术的通信模块的设计过程详细研究了OPC数据访问规范的体系结构、接口、对象以及三种数据访问机制,采用订阅式数据访问方式及多线程技术设计并开发完成,实现了可同时访问多个服务器的功能需求。最后,本文给出了一个将设备驱动软件开发包应用于变电站监控系统软件的应用实例,提出了在变电站监控系统中利用设备驱动软件开发包进行数据通信的整体应用方案,通过对数据通信性能的测试分析,证明本文设计实现的变电站监控系统软件具有良好的实时性与稳定性,符合变电站监控系统的高效数据通信需求,具有很好的实用价值。

全文目录


摘要  8-10
ABSTRACT  10-12
第1章 绪论  12-18
  1.1 课题的研究背景和意义  12
  1.2 变电站监控系统  12-14
    1.2.1 变电站监控系统的功能  13-14
    1.2.2 变电站监控系统的研究现状  14
  1.3 设备驱动软件开发包  14-15
  1.4 课题的研究内容和创新点  15-16
  1.5 本章小结  16-18
第2章 变电站监控系统  18-32
  2.1 变电站监控系统的体系结构  18-19
  2.2 变电站的通信网络结构  19-21
    2.2.1 串行数据通信  19-20
    2.2.2 现场总线  20
    2.2.3 工业以太网  20-21
  2.3 变电站的数据通信  21-26
    2.3.1 通信内容  21-22
    2.3.2 通信规约类型  22-26
  2.4 变电站监控系统软件  26-31
    2.4.1 变电站监控系统软件结构  27-30
    2.4.2 设备驱动软件整体架构设计  30-31
  2.5 本章小结  31-32
第3章 设备驱动软件开发包的设计实现  32-44
  3.1 设备驱动软件关键技术研究  32-36
    3.1.1 多线程技术  32-33
    3.1.2 动态链接库技术  33
    3.1.3 COM技术  33-35
    3.1.4 OPC技术  35-36
  3.2 设备驱动软件开发包的实现  36-43
    3.2.1 设备描述模块  36-37
    3.2.2 数据点联结模块  37-39
    3.2.3 数据处理模块  39-42
    3.2.4 通信模块  42-43
  3.3 本章小结  43-44
第4章 通信模块的设计与实现  44-56
  4.1 通信模块详细设计  44-45
  4.2 串行方式通信模块的实现  45-51
    4.2.1 串口通信类  45-48
    4.2.2 数据采集线程  48-50
    4.2.3 数据存储线程  50
    4.2.4 驱动调度模块  50-51
  4.3 TCP/IP方式通信模块的设计实现  51-55
    4.3.1 Windows Sockets规范  51-52
    4.3.2 TCPIP通信编程实现  52-55
  4.4 本章小结  55-56
第5章 基于OPC技术的设备驱动的设计与实现  56-72
  5.1 OPC关键技术研究  56-62
    5.1.1 OPC规范  56-60
    5.1.2 OPC数据访问机制  60-61
    5.1.3 连接点机制  61-62
  5.2 总体设计  62-64
  5.3 组态功能设计  64-67
    5.3.1 OPC客户端的设备组态  64-66
    5.3.2 数据点组态  66
    5.3.3 监控画面组态  66-67
  5.4 通信模块的具体实现  67-71
    5.4.1 开发环境设置  67-68
    5.4.2 具体实现  68-71
    5.4.3 数据处理及存储  71
  5.5 本章小结  71-72
第6章 变电站设备驱动软件的应用  72-84
  6.1 系统配置及系统结构  72-73
  6.2 OPC服务器的搭建  73-77
    6.2.1 Simatic 300站的软硬件组态  73-75
    6.2.2 OPC服务器与PLC的S7连接组态  75-77
  6.3 变电站监控系统组态  77-81
    6.3.1 设备、数据点组态  77-80
    6.3.2 监控画面组态  80-81
  6.4 系统运行  81-83
  6.5 本章小结  83-84
第7章 结论与展望  84-86
参考文献  86-90
致谢  90-91
附件  91

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 监视、报警、故障诊断系统
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