配網終端維護工具的設計與開發

南京藍園精瑞電氣有限公司 季 峰

配網終端是一個主要由硬件和軟件構成、具有高穩定性和可靠性的裝置。為了檢測和驗證其運行工況和技術指標，需要一套輔助系統對其進行全方位檢測。維護工具就是這樣一套輔助系統，它基于Windows平臺，是使用微軟提供的開發平臺進行設計與開發的軟件系統。模塊采用了模塊化設計，分為配置和調試兩個獨立模塊。配置模塊可分為參數配置和通信關聯關系配置兩個部分；調試模塊與裝置通過通信連接，實現對裝置進行配置文件下裝和讀取、裝置程序的升級、裝置的運行監測和控制等操作。

配置模塊使用Visual C# Windows Forms Application開發；調試模塊使用Visual C++MFC開發。使用C#開發配置模塊的原因是開發效率高，易于維護；使用MFC開發調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通信規約，分為對上通信和對下通信。調試模塊使用的是對下101和104通信組件。配置和調試這兩個模塊，在各自的人機界面上均可互相調用。

1 配置模塊

1.1 設計思想

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配置項、通信端口配置項、四遙配置項。

參數配置項通過專門的參數配置模塊來進行配置，生成參數配置文件。

通信端口配置項指定了裝置包含的通信端口數目、參數（物理參數、規約參數）、屬性（對上端口或對下端口）。對下端口用于通信掛接設備。在新建的設備表集中新增掛接設備，被掛接設備的模板需要導入，并設置設備編號、名稱、地址等信息。對下端口綁定此設備表集即可；對上端口用于轉發本裝置和掛接設備的測點。在新建的轉發表中挑選四遙測點。對上端口綁定此轉發表即可。

本裝置四遙和被掛接設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，其余設備四遙按照設備表集及其掛接設備的順序排列。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發表。

綜上，配置模塊包括參數集配置、設備表集配置、轉發表集配置、通信端口集配置、實時庫顯示等子模塊。最終形成參數配置文件、設備表配置文件、轉發表配置文件、通信端口配置文件。

新建工程。打開配置模塊進入配置主界面，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航結構、右邊列表的方式來呈現。點選樹形節點，右邊列表顯示相應信息，列表部分內容可編輯。樹形結構的節點包括：參數集。被配置對象的參數集合。；模板集。所有被掛接設備的模板集合；設備表集。所有被掛接設備的集合；轉發表集。所有轉發表的結合；端口集。被配置對象的通信端口集合。

參數集配置。根據裝置模板中的參數定義形成參數配置文件，即為參數配置。模板文件中的參數條目，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)、默認值(20)、調節步長(1)；板集配置。模板集可導入多個新的模板，這些模板是被掛接設備的數據模型。當在設備表集中新增設備指定模板后，此時該模板被鎖定、不能被刪除。必須在刪除設備后該模板才能被刪除。

設備表配置。設備表集可根據需要新增設備表二級節點，每個設備表對應被配置對象的一個對下通信端口。新增設備表時需指定設備表名稱。每個設備表下可新增、編輯、刪除被掛接的設備（三級節點）。新增被掛接設備時需指定設備編號、設備名稱、端口配置、基礎模板等信息。被掛接設備的四遙信息全部自動導入四遙實時庫；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，條目按列表方式顯示；轉發表配置。轉發表集可根據需要新增轉發表二級節點。每個轉發表對應被配置對象的一個對上通信端口。新增轉發表時需指定轉發表名稱，每個轉發表可新增、編輯、刪除四遙信息（從四遙實時庫中獲取）。

端口集配置。端口集的二級節點由被配置對象的通信端口信息決定。端口集的配置內容包括：端口的物理屬性（串口或網口）；物理參數（串口為波特率、數據位、停止位、校驗位；網口為IP、網關、子網掩碼、端口號、MAC地址）；邏輯屬性（對上或對下）；設備表（對下端口綁定）；轉發表（對上端口綁定）；規約配置（規約類型和規約參數，規約參數因規約類型而異）。支持的規約類型包括：對上101規約；對上104規約；對上103規約；對上Modbus規約；對下101規約；對下104規約；對下103規約；對下Modbus規約。

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，內容是整個工程信息，包含模板集、設備表集、轉發表集、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。其和調試模塊的配置文件默認的是四遙信息全部轉發。以上功能適用于特定需要的場景，能夠極大提高作業效率。

2 調試模塊

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

2.1 界面布局

主界面分為5個部分：標題欄。顯示模塊圖標和名稱；工具欄。各種功能入口；導航區。點擊樹形節點，切換對應的顯示和操作界面；顯示區。查看和操作界面；狀態欄。實時顯示狀態和操作信息。

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據全部轉發調試。這兩者的區別在于：使用配置模塊可以定制轉發表。工程現場聯合調試時一般使用這種方式。在調試模塊界面上的四遙，和調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調試。

程序升級。終端程序和配置都是以文件的形式存在。當需要下裝或更新時就需使用人機界面進行可視化操作。模塊與終端之間使用的是FTP協議，當模塊與裝置建立起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。用戶可對文件進行獲取、刪除、下裝等操作。

實時監控。當模塊與終端建立起通信鏈路后，就可在人機界面上監測終端運行工況，以及對裝置進行遙控操作。模塊與終端的通信協議支持DLT634.5101-2002和DLT634.5104-2009；模 塊周期性下發總召喚命令。終端上送實時的遙測和遙信數據。模塊更新內存數據庫，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據和變位的遙信數據；終端主動上送裝置產生的故障事件信息；模塊能對終端進行遙控分合閘操作。

參數讀寫。參數是終端的基本屬性，包括固有參數、運行參數等。固有參數是終端的基本信息，包括終端類型、名稱、程序版本號、出廠編號等；運行參數包括定值區號、保護的投退、動作的閾值等。在人機界面上，可對各種類型的參數進行讀寫操作，當寫入的參數超過閾值會彈窗提示重新輸入。讀寫的結果在狀態欄上實時顯示；SOE（Sequence Of Event，事件順序記錄）。是記錄故障發生的時間和事件的信息類型。分為單點SOE和雙點SOE。當終端產生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。當終端產生故障會立即生成數條故障事件記錄，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，以列表的方式呈現給用戶。列表條目內容包括故障名稱、數值、時間戳、產生時刻的遙測數值等。

文件操作。終端在運行過程中會自動產生各種類型的文件，主要有：錄波文件、日志文件、SOE文件、遙控操作記錄文件、極值數據文件、定點記錄數據文件、日凍結電能量文件、功率反向電能量凍結值。用戶可通過人機界面讀取文件的目錄和文件的內容。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。用戶手動選擇文件目錄，讀取目錄下文件的內容。終端返回文件內容，模塊將內容輸出到文本框中。用戶可以查看和保存文件內容。

記錄操作。終端在運行過程中會自動產生各種類型的記錄。主要有保護記錄、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。用戶可以根據設定條件進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；報文監視。在調試過程中可實時監視模塊和終端的通信報文。報文是以16進制字節串的方式輸出的，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指標。具有設計合理、界面友好、操作便利、響應迅速、運行穩定等特點。能夠對終端進行全方位的檢測，切實滿足使用者的需求。