基于Modbus的用电信息采集子系统设计与实现
发布时间：2021-01-02 09:10
用电信息采集自动化是指通过各类智能电网设备、网络通信硬件以及数据通信技术,以自动化的方式将供电端的用电用户电能计量信息进行远程采集和存储,为电网运维人员提供用电信息分析和管理的功能支持。用电信息采集自动化是未来电力行业的重要发展趋势,同时能够提高电力企业的电网运维整体效率和管理水平。本文对国网四川供电公司的用电信息采集子系统进行了详细设计和实现,通过对用电信息采集自动化的发展动态进行整理分析,介绍系统选择的Modbus通信技术和Java Web开发技术。在此基础上,通过考察分析系统开发的基本环境,提出系统所需实现的功能主要分为定时任务管理、采集质量管理、设备监测管理以及手动采集管理,并且简要说明了系统的性能需求。随后,本文对系统的功能设计工作进行阐述,介绍系统的基本设计原则以及后台通信结构体系的功能设计,同时对系统的各个功能模块以及后台数据库进行了详细设计分析,得到系统的总体技术方案与框架。按照用电信息采集子系统的技术方案设计,本文采用Java Web开发技术、嵌入式开发技术对系统的上层Web服务功能以及底层硬件通信功能进行了详细开发与实现,并且展示系统的运行效果。最后,本文对用电信息...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Modbus协议技术模型框架
第二章系统技术与理论基础7链路层中分为针对基于串行链路的服务器端/客户端通信链路标准和以太网通信标准[21]。在物理层中，Modbus技术支持基于RS232以及RS485的标准总线物理通信介质，以及以太网的通信链路支持。Modbus通信技术的网络结构如图2-2所示。图2-2Modbus协议技术网络结构在Modbus技术的网络结构中分为总线环境下串行链路Modbus协议标准体系和在TCP/IP通信中的Modbus/TCP协议标准体系，其中串行链路的Modbus协议标准主要是通过TIA/EIA568-A技术标准发布，并且在GB/T19582-2008国标文件中也遵循相同的技术规范[27]。在Modbus/TCP协议标准中采用IETF组织发布的RFC793、RFC791文档进行技术约束[28]。所以，对于需要处理大量的现场设备的网络应用以及控制工具研发工作，采用Modbus协议技术能够以较小的代价获得工业级的数据通信质量，同时在以太网TCP/IP通信标准的支持上也有丰富的技术标准，整体技术开发的难度相对自定义的总线通信技术而言要更低，得到的通信效率更高，能够提高应用的整体效率。2.1.2串行Modbus技术串行Modbus通信协议实现了工业总线的现场数据通信，采用Slave/Master主从式的数据交互模型实现，物理通信模式通常可选RS485/RS232接口与协议，每个Master节点能够支持247个最大Slave通信请求[29]。在实际应用中，串行Modbus协议通常多采用标准的32接口支持模式。在协议栈结构方面，通过和目前最常用
电子科技大学硕士学位论文8的TCP/IPOSI协议栈结构相比（见图2-3所示），串行Modbus协议栈更为简洁，配合工业总线物理链路，其数据交互的质量更高，速率更快。图2-3串行Modbus协议栈和OSI协议栈结构对比串行Modbus协议支持单播通信模式和广播通信模式两种方式，其中单播模式实现了从Master节点向单个Slave节点进行数据通信的功能，在通信过程中采用Modbus功能码进行类型标记，Slave的可选地址范围为[1,247]，Master节点必须在Slave节点发送反馈信息之后才关闭通信连接[30]。在广播模式中，Master节点直接将通信数据进行广播发送，并立即关闭本次通信连接。所有接收到广播数据的Slave节点在反馈数据过程中，Master节点采用新连接进行接收，并且不需要进行功能码的标记处理。典型的串行Modbus协议栈应用层数据包结构如图2-4所示。图2-4串行Modbus协议应用层数据包结构由于目前可用的工业级总线类型复杂，所以在串行Modbus协议栈中，在其数据链路层中设置了ProtocolDataUnit（PDU）单元，在其中对底层的总线类型及物理结构进行屏蔽，向上提供统一的数据帧视图[30]。同时，在串行Modbus协议栈的应用层数据包中定义ApplicationDataUnit（ADU）单元进行不同总线网络通信结构的标记[31]。因此，在串行Modbus通信的自定义开发中主要是通过对PDU单元
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于SSM框架的WEB系统秒杀优化设计[J]. 刘昆鑫,卜庆凯. 青岛大学学报(工程技术版). 2017(04)
[2]用电信息采集终端自动化输送线的研究与应用[J]. 张蒙,龚少平,翟晓卉,祝福. 自动化与仪器仪表. 2017(03)
[3]基于SSM的高校二手书交易系统的实现[J]. 殷齐,徐莉莎,瞿少成. 电脑知识与技术. 2017(01)
[4]浅谈电力营销系统自动化抄表问题[J]. 方艳玲. 中国新技术新产品. 2016(10)
[5]基于Java的Web开发技术浅析[J]. 贾文潇,邓俊杰. 电子测试. 2016(08)
[6]用电信息采集系统双向互动功能设计及关键技术[J]. 祝恩国,窦健. 电力系统自动化. 2015(17)
[7]采集终端如何实现自动化检测[J]. 李野,成国胜. 电测与仪表. 2015(S1)
[8]电力营销系统自动化抄表问题探讨[J]. 刘庆. 通讯世界. 2014(17)
[9]用电信息采集终端自动化检测流水线及其应用[J]. 刘立平. 大众用电. 2014(07)
[10]分组传送技术在智能配用电通信网的应用探讨[J]. 汪强,朱延章,葛光胜,徐小兰,张剑. 电力系统保护与控制. 2014(09)
本文编号：2953085
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Modbus协议技术模型框架
第二章系统技术与理论基础7链路层中分为针对基于串行链路的服务器端/客户端通信链路标准和以太网通信标准[21]。在物理层中，Modbus技术支持基于RS232以及RS485的标准总线物理通信介质，以及以太网的通信链路支持。Modbus通信技术的网络结构如图2-2所示。图2-2Modbus协议技术网络结构在Modbus技术的网络结构中分为总线环境下串行链路Modbus协议标准体系和在TCP/IP通信中的Modbus/TCP协议标准体系，其中串行链路的Modbus协议标准主要是通过TIA/EIA568-A技术标准发布，并且在GB/T19582-2008国标文件中也遵循相同的技术规范[27]。在Modbus/TCP协议标准中采用IETF组织发布的RFC793、RFC791文档进行技术约束[28]。所以，对于需要处理大量的现场设备的网络应用以及控制工具研发工作，采用Modbus协议技术能够以较小的代价获得工业级的数据通信质量，同时在以太网TCP/IP通信标准的支持上也有丰富的技术标准，整体技术开发的难度相对自定义的总线通信技术而言要更低，得到的通信效率更高，能够提高应用的整体效率。2.1.2串行Modbus技术串行Modbus通信协议实现了工业总线的现场数据通信，采用Slave/Master主从式的数据交互模型实现，物理通信模式通常可选RS485/RS232接口与协议，每个Master节点能够支持247个最大Slave通信请求[29]。在实际应用中，串行Modbus协议通常多采用标准的32接口支持模式。在协议栈结构方面，通过和目前最常用
电子科技大学硕士学位论文8的TCP/IPOSI协议栈结构相比（见图2-3所示），串行Modbus协议栈更为简洁，配合工业总线物理链路，其数据交互的质量更高，速率更快。图2-3串行Modbus协议栈和OSI协议栈结构对比串行Modbus协议支持单播通信模式和广播通信模式两种方式，其中单播模式实现了从Master节点向单个Slave节点进行数据通信的功能，在通信过程中采用Modbus功能码进行类型标记，Slave的可选地址范围为[1,247]，Master节点必须在Slave节点发送反馈信息之后才关闭通信连接[30]。在广播模式中，Master节点直接将通信数据进行广播发送，并立即关闭本次通信连接。所有接收到广播数据的Slave节点在反馈数据过程中，Master节点采用新连接进行接收，并且不需要进行功能码的标记处理。典型的串行Modbus协议栈应用层数据包结构如图2-4所示。图2-4串行Modbus协议应用层数据包结构由于目前可用的工业级总线类型复杂，所以在串行Modbus协议栈中，在其数据链路层中设置了ProtocolDataUnit（PDU）单元，在其中对底层的总线类型及物理结构进行屏蔽，向上提供统一的数据帧视图[30]。同时，在串行Modbus协议栈的应用层数据包中定义ApplicationDataUnit（ADU）单元进行不同总线网络通信结构的标记[31]。因此，在串行Modbus通信的自定义开发中主要是通过对PDU单元
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于SSM框架的WEB系统秒杀优化设计[J]. 刘昆鑫,卜庆凯. 青岛大学学报(工程技术版). 2017(04)
[2]用电信息采集终端自动化输送线的研究与应用[J]. 张蒙,龚少平,翟晓卉,祝福. 自动化与仪器仪表. 2017(03)
[3]基于SSM的高校二手书交易系统的实现[J]. 殷齐,徐莉莎,瞿少成. 电脑知识与技术. 2017(01)
[4]浅谈电力营销系统自动化抄表问题[J]. 方艳玲. 中国新技术新产品. 2016(10)
[5]基于Java的Web开发技术浅析[J]. 贾文潇,邓俊杰. 电子测试. 2016(08)
[6]用电信息采集系统双向互动功能设计及关键技术[J]. 祝恩国,窦健. 电力系统自动化. 2015(17)
[7]采集终端如何实现自动化检测[J]. 李野,成国胜. 电测与仪表. 2015(S1)
[8]电力营销系统自动化抄表问题探讨[J]. 刘庆. 通讯世界. 2014(17)
[9]用电信息采集终端自动化检测流水线及其应用[J]. 刘立平. 大众用电. 2014(07)
[10]分组传送技术在智能配用电通信网的应用探讨[J]. 汪强,朱延章,葛光胜,徐小兰,张剑. 电力系统保护与控制. 2014(09)
本文编号：2953085
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