天津和平区比较好的嵌入式培训班，小编推荐中公优就业.中公优就业是中公教育IT培训品牌,致力于培养面向电商及互联网领域的人才,以学员就业为目的,优质就业为宗旨,是一家集互联网营销师,UI设计培训,?SEO优化师,SEM竞价师,社会化媒体运营师,电商运营师,互联网产品经理,网页设计师,Web前端工程师,PHP工程师,Android工程师,iOS工程师,Java工程师,C/C++工程师,软件测试工程师等课程为一体的IT培训机构.

　　本文设计的开关量信号采集模板是一款嵌入式SCADA系统的一种插件，称为智能数字量采集板（IntelligentBinary Input Board，简称B板）。该装置主要用于电力系统等工业过程控制领域的实时数据采集与控制。

　　在绝大多数工业测控系统中都不可避免地会涉及开关量采集的问题，开关量信号采样的准确可靠性对于整个测控系统能否正常稳定地工作，起着重要的作用。从以往的工作经验来看，开关量信号采集的关键问题就是去抖动，避免错误的开关量变位信号困扰系统的使用者。所谓开关量信号抖动就是由于开关量信号的采样通道受到干扰后装置采集到了错误的开关状态并上报给主站系统，产生许多莫须有的告警信息，让系统的使用者难以辨别事件的真伪，影响系统的实用性。在电力系统自动化行业，开关量的事件顺序记录分辨率的指标要求是1“2ms，繁琐的硬件去抖动电路和软件延时去抖动算法会破坏系统的实时性指标。为此，本文提出了一种的去抖动算法，与模板上硬件去抖动滤波电路配合，较好地解决的上述问题。

　　软件设计

　　模板软件采用μC／OS—II作为操作系统，软件的层次结构如图5所示。模板的应用软件设计主要工作包括目标板底层驱动程序的编写和模板I／O功能的设计编程两部分工作。

　　目标板底层驱动主要包括1ms开关量定时采集中断和两个异步串口中断的中断服务程序的编写，前者响应中断后读取16路开关量输入信号的状态，后者完成异步串行通信收发器的控制与数据收发。

　　模板应用软件设计主要包括4个任务模块的编写，分别是看门狗定时器任务、开关量信号采样数据处理、与M板数据通信协议处理、VTlOO超级终端命令处理等。

　　限于论文的篇幅，本文对模板软件实现的细节不作详细介绍，仅将带有去抖动功能的开关量采集算法提取出来进行介绍。

　　开关量采集软件部分的主要任务是读取开关量当前的实时状态并记录开关量变位发生的时标。在电力系统自动化领域，带变位时标的开关信息称为事件顺序记录（SOE），主要用于判别开关量之间变位的先后顺序，分析事故发生的原因。软件实现时SOE记录保存在队列之中。

　　为了增加系统时间的统一性，装置M板的时间由上位主站或GPS授时钟统一对时，M板再给各B板对时，然后M板和B板采用各自的定时器自动守时。B板的时间格式为“秒计数+毫秒计数”，秒计数是相对2000年0时0分O秒的计数值，毫秒计数的范围为0—999，达到1000时自动清零并向秒计数进位。由于装置晶振的守时精度较差，为了增加lms的SOE分辨率，每5分钟应进行一次对时操作。

　　在开关量采集过程中，由于受到装置运行现场各种干扰源的影响，经常发生读到的开关量状态与监控对象运行状态不一致的情况，造成EMS主站监控系统产生大量的虚假告警信息，事件打印机不停地打印，严重影响了系统的实用化。因此剔除这些虚假的开关量抖动信息也是软件设计的一项重要的工作。

　　针对工业现场监控对象开关量状态的特性以及干扰抖动的特点，开关量状态大都采用继电器的触点指示，开关量本身从0→1或从l→0的机械变位时间一般都比较长（≥80ms），而干扰抖动的时问非常短（一般为了准确记录开关量变位的时间，通常情况下采用定时中断来扫描读取BI状态，B板的扫描周期为lms，并采用该中断进行SOE时钟的守时，扫描周期为1ms时SOE分辨率可达到2ms。没有去抖动功能常的开关量采集流程为：SOE时钟增长1ms；读取BI的状态；判断开关量是否变位，如果有变位，则记录变位信息，包括BI的点序号、状态、变位时间和变位标记等。为了判别开关量是否发生抖动，软件在变位信息结构体中增加了一个抖动计数器成员变量，如果开关量有变位，先不记录变位信息，而是将抖动计数器加1，判断是否达到抖动延时检测时间，如果达到，则确认开关量发生了变位；如果开关量没有变位，则将抖动计数器清零。这样如果一个开关量在抖动延时判别时间之内发生变位又恢复至原先的状态，软件将不记录其发生的变位信息，从而达到取抖动的目的。B板带有去抖动功能的1ms开关量定时扫描中断服务程序的算法如图6所示。

　　比较带抖动功能和不带抖动功能的开关量采集算法，增加去抖动功能时，只增加了一个抖动计数器变量，在记录开关量变位信息之前，对该变位信息进行延时确认，增加的CPU程序执行代价非常小，没有影响中断服务程序的正常运行。因此，该算法速度快，效果也十分理想。该算法的缺陷在于如果开关实际变位的过程中发生了抖动，将无法记录到准确的开关变位的开始时间。如果要达到这一目的，需要连续记录开关量变位的轨迹，然后再进行开关量变位开始时间的确定。不过这种算法的CPU开销比较大，B板的软件设计没有采用这种算法。考虑到干扰信号的偶然性，又有硬件滤波电路的配合，图6所示的算法是一种行之有效的好方法。

　　开关量信号采样数据处理任务主要完成将BI定时中断采集服务程序采集到的开关量变位信息转换成SOE记录，并添加到SOE队列之中，处理算法如图7所示。该算法主要实现了两项功能：SOE队列元素的时间修正和SOE队列操作。由于BI中断程序记录的BI变位时间是去抖动判别确认时的时间，因此生成SOE记录时要将该时间修正到BI开始变位的时间。SOE队列操作就是将SOE元素添加到SOE队列之中，在添加SOE元素时，如果队列已满，需要将较早的SOE元素删除，再将新生成的SOE元素添加到队列之中。正常情况下，M板每O．5秒与B通信一次，召唤B板采集生成的开关较信息，根据现场经验，即便开关量变位发生雪崩效应，16路BI在0．5秒之内也不会产生64个SOE记录，软件实现时设置的SOE队列的长度为64。当然，如果发生M板与B板的通信长期中断，SOE队列会有溢出发生，这种情况一般都是装置故障，需要检修予以排除。此外，BI变位信息和ISOE队列的访问操作与其它任务和中服务程序有互斥要求，需要使用临界区加以保护。

　　结论

　　装置定型开发完成之后，在国电北仑电厂三期、中山嘉明电厂二期UPS电源监控和户县惠安化工厂19口水井的马达自动控制中投入使用，运行结果表明，B板开关量信号采集的准确性、事件顺序记录分辨率与实时性等性能指标符合相关标准的要求，运行稳定可靠，达到了预期的设计目的。