微机远动系统执行端的设计与研究

自远动终端微机化以来，其结构发生明显变化。早期的微机远动终端多为单CPU，即所有的数据处理由一个CPU完成，各种功能的扩展通过输入/输出口实现。随着现代化生产管理进程的不断加快，要求实现远动终端自动化，远动终端需要监控的信息量不断增大，实时性要求不断提高，因此单CPU的远动终端受到了扩展能力、数据处理能力、实时性、设置的灵活性等诸多因素的限制。随着计算机技术的不断发展，为远动终端的多CPU工作方式提供了必要的物质基础。
无论是单CPU还是多CPU的远动终端，其所要完成的基本功能都是一致的。远动终端除要完成“四遥“（遥信、遥测、遥控、遥调）功能以外，还应完成电能（脉冲量）采集、远程通信以及当地功能等。远动终端的硬件结构通常是按RTU所需完成的功能进行设计，框图如下图1：
上图中，各功能部分均可带有CPU，组成特定功能的智能模块。每一种功能模块所处理的信息量是一定的，当信息量较大时可用多块功能模板。各模板之间的数据交换通过数据总线完成，外部总线可以是并行总线，也可以是串行总线。
RTU的软件设计
多数RTU软件采用模块化结构设计，有时甚至不用操作系统。软件系统一般分为执行代码部分和数据部分。RTU的执行代码一般分成两个部分：周期执行部分和随机执行部分。周期执行部分完成周期性的功能。
软件的功能模块层次主要如下：(1)主模块：初始化，自检，时钟中断服务，系统各模块的调度管理。(2)通信模块：完成发送与接收的中断服务以及各类报文的管理，并完成向主站发送上行报文，以及接收主站的下行报文。(3)数据采集与预处理模块：主要完成遥测量的采集与滤波及故障仪的有关操作。(4)遥控监督模块：主要完成有关遥控的继电器检查，无返返遥控检查，遥调检查，遥控撤销检查等。(5)上行模块管理：完成各类上行报文的处理。(6)下行模块管理：完成各类下行报文的处理。(7)键盘模块：键盘模块完成键盘的扫描，键值的接收及有关处理，键的有效性分析，及具体键的处理。(8)显示模块：完成与有关的所有处理。(9)通用子程序模块：模块完成一些通用子程序的功能，如：数据转换，滤波等。(10)静态数据库只读：包括站管理总表、遥信状态表、单控表、程控彪、遥测编码表、电度编码彪、单控对象编码表、单控状态表、程控对象、程控内容表等内容。
环境温度和湿度对RTU的影响
深入研究器件在严寒下的工作特性发现，如果让RTU是以连续工作状态进入严寒的，一般情况下，即使在-15℃以下，RTU仍能维持工作。这是由于器件自身的发热维持了芯片工件所需的管芯极限温度，因此选择低功耗的器件是不利于设备在低温下工作的。但是严寒中，一旦发生停电或人为关机，芯片温度在停机后迅速下降，再启动就会遇到困难。研究表明，每次开机后经过一段时间令器件充分预热后再启动，启动成功的概率就很高，因此只需将监视定时器（WDT）系统采用能在严寒下工作的工作品级芯片构成，而RTU的其他部件仍采用民用品级芯片不变。
RTU模板的日常维护及注意事项
4.1RTU系统出错处理
(1)键盘显示板或键盘及显示故障，键盘输入不显示，或无反应，则断电检查相应硬件，进行维修。(2)若接收不到调度端信息，信息也发不出去，则说明串口故障，应修复串口。(3)若有关功能受到影响，如遥测、遥信、遥控等，则说明RTU模块故障，应检修相应模块。
4.2RTU模块检查与处理
(1)遥信模块检查与维修。在运行过程中，如某路开关量数据与实际状态不符，应进行以下检查：仔细检查接插件及电缆是否连接正常。该路开关量指示灯是否正确显式，如不正确，则检查外接线是否正确，+24V电源输出是否正常。同一通道的另外七路开关量是否正常，如正常则根据电路原理图更换芯片。开关信号均显示为分状态，则检查24V电源保险是否损坏及端子排上遥信母线端子是否松动，并作相应处理。(2)遥信模块检查与维修。在运行过程中，如有控制失败的现象，此时应检测其他的控制对象；如果均控制失败，则应检查+12V电源；若只有某一路失败，则应根据原理图检查相应芯片的输出；若控制正常而校验不返回规定值，则是阵列继电器校验部分有故障，对照原理图检查相应部分。检查板与板之间的连接线、接插件是否连接可靠。(3)遥测模块检查与维修。遥测量之出现最大或最小，则检查YC板是否损坏及电源显式是否正确，若遥测板损坏则更换YC板。
结语
微机远动系统的最突出特点是利用某种通信网络将分散在现场执行数据采集和控制功能的各现场控制站与位于操作中心的各个操作管理站连接起来，共同实现分散控制、集中管理的功能。本文从软、硬件设计、日常维护及注意事项等方面对远动系统的执行端设计进行了简单的研究。