变压器油监测系统上位机通讯协议E.docx

1、变压器油监测系统上位机通讯协议E变压器油中故障气体监测系统主CPU、上位机数据结构及通讯协议一、采用MODBUS通讯协议二、从节点（站）数据结构：1、 基本参数(1) 系统时间struct Systime char year; /年 char menth; /月 char day; /日 char hour; /时 char minute; /分 char second; /秒 char ms; /毫秒 char res; /保留 计8字节，存储空间RAM，定时或扫描更新上位机操作权限：读修改写Modbus IO Map Addr: 关于测量时间的定义：完成油罐内换油操作的截止时间。如换油时间

2、需要5分钟，测量时间为12时，则系统应提前5分钟启动，即在11:55启动。(2) 节点通讯参数设定Struct node_com_para_set uchar com_port; / 通讯接口：1-RS485，2-以太网uchar modbus_addr; / modebus节点地址 uchar baud_rate; / 通讯波特率编码 uchar res5; / 保留 计8字节，以二进制文件形式存储波特率编码：#define BAUDRT_0024 1#define BAUDRT_0048 2#define BAUDRT_0096 3#define BAUDRT_0144 4#define

3、BAUDRT_0192 5#define BAUDRT_0288 6#define BAUDRT_0384 7#define BAUDRT_0576 8#define BAUDRT_0768 9#define BAUDRT_1152 10#define BAUDRT_1728 11#define BAUDRT_2304 122、装置操作模式和工作模式设定操作模式编码：#define OP_MODE_MANU 0 /手动操作（通过密码由主CPU设定），由现场操作启动测量过程，用于测量参数标定，该方式退出后进入自动运行。#define OP_MODE_REMO 1 /远程操作（通过上位机设定），由

4、上位机启动测量过程#define OP_MODE_AUTO 2 /自动运行（手动操作或远程操作退出后进入自动运行方式，根据Equipment_Working_Mode结构中的测量周期cycle和起始时间sttime由主CPU自动启动测量过程工作模式编码：#define W_MODE_STOP 0 / 停止运行，主CPU运行，设备电源关断#define W_MODE_WAIT 1 / 等待方式，主CPU运行，设备电源供电#define W_MODE_RUN 2 / 运行方式Struct Equipment_Working_Mode char op_mode; / 操作模式 char w_mode

5、; / 工作模式 char cycle; / 测量周期：1-24小时char sttime; / 起始时间：0-23点char chg_oil_time; / 换油时间：1-10分钟char clr_gas_time; / 吹扫时间：1-10分钟char spr_gas_time; / 脱气时间：1-10分钟char res; 此结构为8字节，与Struct node_com_para_set共同以二进制文件形式存储 文件长度：16字节，文件名：sys_set0.cfg，sys_set1.cfg，sys_set2.cfg，采用三重冗余存储。 文件结构：File structModbus IO

6、Map Addr: 上位机操作权限：读-修改-写3、装置运行状态在线反馈工作状态编码：#define W_STATE_STOP 0 / 停止运行，主CPU运行，设备电源关断#define W_STATE_WAIT 1 / 等待方式，主CPU运行，设备电源供电#define W_STATE_RUN 2 / 运行方式Struct Equipment_Statechar run_state; / 工作状态char exeu_task; / 当前正在执行的任务 / 0-待机(WAIT)；1-启动(START)；/ 2-抽取油样(GET_OIL)；/ 3-吹扫气室(CLR_GAS);/ 4-红外光源预热

7、(HEAT_IS)；/ 5-油位平衡；(BAL_OIL)/ 6-背景气体检测(MEA_BGAS)，/ 检测气体由当前任务正在执行的/ 步骤task_step确定，详见气体类型编码；/ 7-脱气；(GET_SGAS)/ 8-红外光源预热(HEAT_IS)；/ 9-样气检测(MEA_SGAS)，/ 检测气体由当前任务正在执行的步骤/ task_step确定，详见气体类型编码；/ 9-读取测量数据(READ_DATA)；/ 10-数据分析处理(PROC_DATA)；char task_step; / 当前任务正在执行的步骤char task_failed; / 当前任务失败标志； / 0-当前任务执

8、行正常(T_NOR)；/ 1-当前任务失败，返回到上一任务(T_RET)；/ 2-当前任务失败，发生可恢复性错误，/ 系统重新启动(T_START)；/ 3-当前任务失败，发生致命错误，/ 系统进入致命错误处理状态(T_FATAL)；char err_MECU; / 主CPU错误 / 0x00-正常 / 0x01-通讯中断(与从节点的通讯全部中断) / 0x02-异常复位 / 0x04-读文件错误 / 0x08-写文件错误 / 0x10-初始化错误char err_ECU1; / 光声测量单元错误/ 错误类型编码：/ 0x00-正常 / 0x01-通讯中断 / 0x02-异常复位 / 0x04

9、-斩光盘异常 / 0x08-镜片选择异常 / 0x10-信号测量异常char err_ECU2; / 氢气测量单元错误/ 错误类型编码：/ 0x00-正常 / 0x01-通讯中断 / 0x02-异常复位 / 0x04-超声波测量异常 / 0x08-温度测量异常char err_ECU3; / 油气回路控制单元错误。/ 错误类型编码： / 0x00-正常 / 0x01-通讯中断 / 0x02-异常复位 / 0x04-漏油报警 / 0x08-油位平衡上限异常 / 0x10-油位平衡下限异常此结构为8字节，在主CPU中的存储空间为不掉电RAM，采用定时刷新方式。Modbus IO Map Addr:

10、上位机操作权限：只读此结构也同时作为装置运行事件记录文件的记录结构中的一部分，事件记录结构：Struct Event_Rcd Char SysTime8; /系统时间 Struct Equipment_State; /装置状态 Char res8; /保留 每条记录的长度为24字节，File struct 事件记录文件名：Event.Rcd，文件空间为12k，可存储512条记录，采用循环队列记录方式。上位机操作权限：只读!11文件记录索引Struct File_Index uint Event_Rcd_Rid; /事件记录文件-记录索引 uint GCM_Rcd_Rid; /气体含量测量数据记

11、录文件，记录索引uint PSMDF_Rcd_Fid; /光声信号原始测量数据记录文件，文件名索引 uint PSCDF_Rcd_Fid; /系统标定信号原始测量数据记录文件，文件名索引 char res8; /保留备用 计16字节，存储在主CPU的铁存储器第2页，起始地址为0x004、气体浓度计算用常数数据结构(1) 气体名称编码：#define GAS_VAPER 0 /水蒸汽 H2O#define GAS_CBN_DI 1 /二氧化碳 CO2#define GAS_CBN_MO 2 /一氧化碳 CO#define GAS_ETHENE 3 /乙烯 C2H4#define GAS_METH

12、ANE 4 /甲烷 CH4#define GAS_ETHANE 5 /乙烷 C2H6#define GAS_ETHYNE 6 /乙炔 C2H2#define GAS_NITROGEN 7 /氮气 N2#define GAS_AIR 8 /空气#define GAS_HYDROGEN 9 /氢气 H2(2) 气体物理化学常数float Temp_Scal11=-30.0, -20.0, -10.0, 0.0, 10.0, 20.0, 30.0, 40.0, 50.0, 60.0, 70.0;/工程单位：float Pres_Scal11= 900.0, 920.0, 940.0, 960.0,

13、980.0, 1000.0,1020.0, 1040.0, 1060.0, 1080.0, 1100.0;/工程单位：mbar标准海平面大气压等于1013.2毫巴(mbar)1毫巴(mbar)=100 帕斯卡(Pa)气体物理化学常数结构struct Gas_PhCh_Coefficient10 /对应10种气体，下标对应气体名称编码 float atomic_number; /气体分子量float Ostwald_K; /被测气体的奥斯特瓦尔德Ostwald系数K值 float escape_ratio; /被测气体的脱气率 float gama; /比热比float cp_tab11; /定

14、压比热分度表(-30 - 70)float cv_tab11; /定容比热分度表(-30 - 70)float f; /被测气体的克分子相对校正因子float res_k; /保留系数 char rsv32; /保留 计64字节*10=640字节此结构以二进制文件存储，占用空间为640字节。采用3重冗余存储。文件名：GPCC_0.COE，GPCC_1.COE，GPCC_2.COE此文件可通过人机界面设置参数，也可通过上位机采用读-修改-写的方式对参数进行修改。气体密度表：Struct Gas_Density10 /对应10种气体，下标对应气体名称编码 float density_tab1111

15、; /气体密度表，数组的第一下标为温度刻度/第二下标为压力刻度，单位：kg/m3 计11*11*4*10=4840字节此结构以二进制文件存储，占用空间为4840字节。采用3重冗余存储。文件名：GDNST_0.COE，GDNST_1.COE，GDNST_2.COE此文件可通过人机界面设置参数，也可通过上位机采用：读-修改-写的方式对参数进行修改。(3) 装置常数struct Div_const float oil_volume; /油样体积 mLfloat gas_volume; /气体体积 mL char rsv8; /此结构以二进制文件存储，占用空间为16字节。采用3重冗余存储。文件名：GD

16、NST_0.COE，GDNST_1.COE，GDNST_2.COE此文件可通过人机界面设置参数，也可通过上位机采用：读-修改-写的方式对参数进行修改。标准样气存储结构Struct Standard_Gas uing back_gnd10; /背景气体组分分布/气体浓度单位：ppm，0.2ppm/bit； /浓度数据范围：0.212000ppm /存储顺序：0-水蒸汽，1-二氧化碳，2-一氧化碳，/ 3-乙烯，4-甲烷，5-乙烷，6-乙炔，/ 7-氮气，8-氢气，9-空气 /以下数组均按此规范设置 uint t_mix10; /痕量混合样气组分分布uint l_mix10; /低浓度混合样气组分

17、分布 uint m_mix10; /中浓度混合样气组分分布 uint h_mix10; /高浓度混合样气组分分布 uint t_sgl10; /痕量单组分样气浓度分布uint l_sgl10; /低浓度单组分样气浓度分布 uint m_sgl10; /中浓度单组分样气浓度分布 uint h_sgl10; /高浓度单组分样气浓度分布 uint rsv10; /保留 计10*10*2=200字节，此结构存储用于进行一次系统标定所用的标准样气的浓度分布数据。每个结构以一条记录的形式存储在二进制文件中，文件名称：STNDGas.dat，文件空间：200*File struct此文件可通过人机界面设置参

18、数，也可通过上位机采用：读-修改-写的方式对参数进行修改。被测气体类型定义：#define GASTYPE_C_BGND 0x00 /标定用背景气体#define GASTYPE_C_TMIX 0x01 /标定用痕量混合样气#define GASTYPE_C_LMIX 0x02 /标定用低浓度混合样气#define GASTYPE_C_MMIX 0x03 /标定用中浓度混合样气#define GASTYPE_C_HMIX 0x04 /标定用高浓度混合样气#define GASTYPE_C_TSGL 0x05 /标定用痕量单组分样气#define GASTYPE_C_LSGL 0x06 /标定用

19、低浓度单组分样气#define GASTYPE_C_MSGL 0x07 /标定用中浓度单组分样气#define GASTYPE_C_HSGL 0x08 /标定用高浓度单组分样气#define GASTYPE_M_BGND 0x10 /实测过程中的背景气体#define GASTYPE_M_UGAS 0x11 /实测过程中的样品气体标准样气序号定义：#define SGAS_B_GND 0x00 /背景气体#define SGAS_T_MIX 0x01 /痕量混合样气#define SGAS_L_MIX 0x02 /低浓度混合样气#define SGAS_M_MIX 0x03 /中浓度混合样气#

20、define SGAS_H_MIX 0x04 /高浓度混合样气#define SGAS_T_SGL 0x05 /痕量单组分样气#define SGAS_L_SGL 0x06 /低浓度单组分样气#define SGAS_M_SGL 0x07 /中浓度单组分样气#define SGAS_H_SGL 0x08 /高浓度单组分样气光声信号放大倍数定义：#define AMP_K0 0x00 /信号放大倍数，0.2倍#define AMP_K1 0x01 /信号放大倍数，1.0倍#define AMP_K2 0x02 /信号放大倍数，2.5倍#define AMP_K3 0x03 /信号放大倍数，5.0

21、倍#define AMP_K4 0x04 /信号放大倍数，10倍#define AMP_K5 0x05 /信号放大倍数，（1）光声信号测量原始数据Struct Photo_Signal_Measuring_Data uchar measured_gas_type; /被测气体类型，详见被测气体类型定义 uchar stand_gas_serialNo; /标准样气表序号，详见标准样气序号定义uint measuring_gas; /测量气体代码 int Amp_K; /信号放大倍数 0-0.5、1-1、2-2、 long gas_temp6; /测量时气体的温度，0.001/bit，6个测量点

22、long env_temp; /测量时环境（箱体内）温度，0.001/bitlong gas_temp; /测量时油的温度，0.001/bituint env_pres; /测量时大气压力mbar，0.1mbar/bituint ifrd_I; /测量时红外光源相对强度0100%，0.01%/bitchar res9; /保留备用uint photo_AD 8192; /光声测量原始信号，数据范围：0-65535;uint noise_AD 8192; /噪声测量原始信号，数据范围：0-65535; 计32+8192*2+8192*2 = 32+32768 字节 = 32.03125k；在主C

23、PU中定义结构数组Struct Photo_Signal_Measuring_Data10; 用于存储10种气体光声和超声波信号测量数据，存储顺序：0-水蒸汽，1-二氧化碳，2-一氧化碳，3-乙烯，4-甲烷，5-乙烷，6-乙炔，7-氮气，8-空气，9-氢气，其中对于氢气的超声波测量信号，存储在结构Photo_Signal_Measuring_Data9中photo_AD 8192数组中。(2) 光声信号测量原始数据记录文件结构每完成一次测量生成一个数据文件文件结构为File struct文件名：PSMDxxxx.rcd，其中，xxxx为文件序号：0000-0999，可记录1000次的原始测量数

24、据，约占用640M的CF卡空间。上位机操作权限：读（2）气体浓度测量数据结构struct Gas_Contents char Meas_Time8;/8字节 测量时间uint Gas_Con8; /16字节 气体含量，0.2ppm/bit / 工程量数据范围：0.212000 ppm long Temperat8; /32字节 对应温度，0.001/bit / 工程量数据范围：-40120 uint Pressure8; /16字节 对应压力，0.1mbar/bit / 工程量数据范围：9001200 mbarchar Res24; /24字节 备用 共96个字节按每小时一次的测量周期，每年需

25、要365*24=8760条记录，5年需要43800条记录，需要的文件存储空间为43800*96Byte=4106.25kByte；采用二进制文件进行测量数据记录，CF盘预留13M的空间对文件进行三重冗余备份；文件名：GCM0.rcd，GCM1.rcd，GCM2.rcd上位机操作权限：读#系统标定数据结构(1) 背景气体标定原始数据测量条件：被测气体类型为标定用背景气体测量过程：首先测量氢气，然后，采用0.2、1.0、2.5、5.0放大倍数，依次对0-水蒸汽，1-二氧化碳，2-一氧化碳，3-乙烯，4-甲烷，5-乙烷，6-乙炔，7种气体进行测量。根据测量结果生成背景气体标定原始数据文件，CLB_B

26、G.DAT文件类型：二进制文件文件结构：File struct其中8种气体的光声信号测量原始数据存储顺序为：Ph_Clb_MData0-3，氢气测量信号Ph_Clb_MData4-7，水蒸汽测量信号，放大倍数依次为0.2、1、2.5、5Ph_Clb_MData8-11，二氧化碳测量信号，放大倍数依次为0.2、1、2.5、5Ph_Clb_MData12-15，一氧化碳测量信号，放大倍数依次为0.2、1、2.5、5Ph_Clb_MData16-19，乙烯测量信号，放大倍数依次为0.2、1、2.5、5Ph_Clb_MData20-23，甲烷测量信号，放大倍数依次为0.2、1、2.5、5Ph_Clb_

27、MData24-27，乙烷测量信号，放大倍数依次为0.2、1、2.5、5Ph_Clb_MData28-31，乙炔测量信号，放大倍数依次为0.2、1、2.5、5文件占用空间：32*32.03125k=1025k(2) 痕量混合样气标定原始数据测量条件：被测气体类型为标定用痕量混合样气测量过程：与(1)相同根据测量结果生成背景气体标定原始数据文件，CLB_TM.DAT文件类型：二进制文件；文件结构：与(1)相同；文件占用空间：1025k(3) 低浓度混合样气标定原始数据测量条件：被测气体类型为标定用低浓度混合样气测量过程：与(1)相同根据测量结果生成背景气体标定原始数据文件，CLB_LM.DAT文件类型：二进制文件；文件结构：与(1)相同；文件占用空间：1025k(4) 中浓度混合样气标定原始数据测量条件：被测气体类型为标定用中浓度混合样气测量过程：与(1)相同根据测量结果生成背景气体标定原始数据文件，CLB_MM.DAT文件类型：二进制文件；文件结构：与(1)相同；文件占用空间：1025k(5) 高浓度混合样气标定原始数据测量条件：被测气体类型为标定用高浓度混合样气测量过程：与(1)相同根据测量结果生成背景气体标定原始数据文件，CLB_HM.DAT