变电站智能辅助控制系统协议测试软件的实现研究.docVIP

变电站智能辅助控制系统协议测试软件的实现研究 　　　0 引言 　　目前，在变电站智能辅助控制系统中，现有的Modbus 协议测试软件多以报文形式出现，缺乏专有软件来测试设备间通信，测试结果不直观，且缺乏针对性。笔者在标准Modbus RTU 报文测试基础上，设计了一套针对变电站智能辅助控制系统进行测试的模型配置文件，通过将模型配置文件和Modbus协议测试进行关联，从而可以弥补现有软件的不足。文中所述是变电站智能辅助控制系统测试技术研究的一部分，辅助控制系统检测平台主要由综合应用服务器、智能管理主机和子设备模拟器组成。笔者主要开展智能管理主机和子系统设备间基于Modbus 协议的功能测试方法的研究，旨在设计出一款实用的变电站智能辅助控制系统Modbus 协议测试软件，为变电站智能辅助系统的检测、建设与验收提供标准和检测平台。 　　1 Modbus 协议 　　目前，在变电站智能管理主机和子设备之间，多采用基于RS - 485 总线的Modbus 协议。该协议是由modicon 公司推出的一种在工业领域应用广泛的通信标准之一。Modbus 是一种应用层报文传输协议，与底层的物理接口及电气规范无关，它支持传统的RS22/422/485 设备和必威体育精装版发展出来的以太网设备等。Modbus 协议采用主从方式，包括一个主节点和多个从节点，在串行网络中，只有被指定为主节点的节点可以启动一个命令。每个从节点设备都有一个唯一的地址，该地址编码范围为l ～ 247，地址0 是广播地址。广播方式时，所有收到指令的设备都会执行，但不回应指令。 　　1. 1 Modbus RTU 与ASCII 码的比较 　　在串行链路上，Modbus 协议有两种传输模式，即Modbus RTU 与Modbus ASCII 模式。两种方式的信息单元都以帧的方式传输，每个Modbus 帧都包括地址域、功能域、数据域、错误检测域[3]。相对于ASCⅡ模式，RTU 模式表达相同的信息需要较少的位数，且在相同通讯速率下具有更大的数据流量[4 - 7]。因此，工业现场一般都是采用Modbus RTU 协议。 　　1. 2 Modbus RTU 信息帧 　　在RTU 模式下，帧间字符间隔时间不能超过1. 5 个字符传输时间。帧与帧间时间间隔不能超过3. 5 个字符传输时间。如果一帧之内有超过1. 5 个字符时间的停顿，接收设备将刷新不完整的消息并假设下一个字节是一个新消息的地址域。Modbus 的协议数据单元( PDU) 与基础通信层无关，特定总线或网络上的Modbus 协议映射能够在应用数据单元( ADU) 上引入一些附加域[9]。通 　　用Modbus 帧结构 　　2 软件设计总体结构 　　变电站智能辅助控制系统Modbus 协议测试软件内置于智能管理主机，通过智能管理主机向下与采用Modbus 协议的子系统设备通信，完成对子系统设备的状态检测和控制。智能管理主机向子系统设备发送请求，子系统设备连接成功后正确响应，并向智能管理主机发送对应的所需信息。通过上述过程，完成智能管理主机对子系统设备的信息交换、数据采集和控制输出功能。测试软件总体设计结构见该测试软件主要包括配置文件解析、通信、协议分析、显示、提示五个模块。智能管理主机通过通信模块与被测子系统设备进行连接通信，接收和发送协议息，接收到消息后交给协议分析模块进行协议验证和分析，并得出分析结果，由显示模块和提示模块显示分析结果。配置文件解析模块对智能管理主机模拟器读入的配置文件进行解析，以方便测试的形式显示出来。 　　3 测试软件的实现 　　在Qt 软件开发环境中，为简化程序，提高开发效率，设计采用第三方开发的协议栈Libmodbus 来进行Modbus RTU 协议测试软件的开发，用Qt + Libmodbus 　　开发的软件可在不同平台上运行，具有很好的移植性。Libmodbus 协议栈包含针对不同功能码的API 操作函数。从模型文件或参数输入部分获取API 操作函数的输入参数，程序处理后调用相应操作函数，进而实现通信测试。利用Libmodbus 开 　　3. 1 模型配置 　　将智能辅助控制系统中采用Modbus RTU 信息量的子设备，按“四遥”类型和设备类型相结合的方式分类。这样，可以有针对性地为设备建立对象信息模型，从而方便地将Modbus 报文测试和模型文件进行关联，以直观的方式显示功能测试内容。另外，该模型文件可按照被测厂家自己对通信寄存器地址功能的规定进行配置，具有灵活性的优势。XML 文件具有简单、互操作性、规范统、与平台无关和可扩展的特点，设计采用XML 格式配置模型文件。