4.系統(tǒng)軟件設計和數據分析
　　在軟件設計中，遵循模塊化設計思想，采用結構化程序設計方案，使之具有良好的模塊性、可修改性及可移植性。
　　根據主計算機系統(tǒng)所完成的任務，對于人機交流環(huán)節(jié)采用直觀易懂、操作簡便的圖形界面。PC機的軟件開發(fā)采用微軟的Visual Basic3.0。因為VB作為Windows應用程序，有著與其它Windows應用程序相互一致、友好的用戶界面，操作上十分方便。另外VB具有動態(tài)數據交換(DDE)、對象的鏈接與嵌入(OLE)、豐富的API函數、支持動態(tài)鏈接庫(DLL)以及對數據庫的操作管理等功能，這對于管理后臺數據以及與網絡節(jié)點進行通訊是十分方便的。
　　網絡節(jié)點模塊采用MCS-51匯編語言進行程序設計。MCS-51的指令系統(tǒng)指令豐富，尋址方式多樣，支持各種類型的數據處理，具有執(zhí)行速度快、編程效率高等特點，適于工業(yè)控制領域的應用。
　　故障錄波是對信號進行高速采樣，并利用采樣數據繪制信號曲線，以便了解信號的變化情況，預測信號的變化趨勢，是電力系統(tǒng)中監(jiān)測信號的常用辦法。
　　本系統(tǒng)中要求對零序電流及三相電壓信號進行故障錄波。錄波信號的模/數轉換采用P80C592的A/D轉換器完成，以提高系統(tǒng)可靠性，減小體積，降低成本。P80C592的A/D轉換器為10位轉換器，在16MHz振蕩頻率下A/D轉換時間為37.5μs(見圖2)。
　　本軟件系統(tǒng)共有21個功能子程序，其它子程序這里不再一一列舉。
　　在整個軟件系統(tǒng)中，數據處理模塊負責對網絡節(jié)點數據作快速傅利葉變換(FFT)和數據分析，及繪制電流，電壓的變化曲線。對于離散的時間信號，其FFT正、反變換分別為：

　　函數p(k)=｜X(k)｜稱為x(n)的振幅譜。在本系統(tǒng)中主要通過離散的FFT對信號的振幅進行分析，查出是否有干擾或不正常點，然后進行FFT反變換恢復原始信號，觀察信號原形。
　　我們將具有N個元素的原函數序列x(n)分解成兩個分離的長度各為N/2的數列，然后對分離的序列分別用N2/4次復數加法和乘法作傅利葉變換，再將中間結果組合成具有N個元素的數列x(n)。經過抽選操作，總運算次數降為：N*log2N。
　　運用基2時域FFT的蝶型抽選的計算流程，對上式進行奇(Xm(k))、偶(Ym(k))分解后有下式：

Xm(k)=Xm(k)+WPN+Ym-1(k)，
0≤k≤2m-1

(4-3)

其中：WN=exp(-j2π/N)
　　由上式可知，每一個蝶型運算都需要兩個輸入數據，計算結果也是兩個數據，與其它結點數據無關。這樣一次計算后輸入數據就可放棄，減少了對內存的占用，提高了計算速度。
　　正常的正弦波經FFT正變換為兩個對稱的最大譜線，反變換后可以完全恢復原始信號；而帶干擾的正弦波經FFT正變換后，除兩個對稱的最大譜線外，干擾信號的其它譜線也存在，據此可斷定干擾的存在。反變換后可確定干擾信號的位置，并發(fā)出采取相應措施的指令，啟動執(zhí)行機構或保護裝置。
5.結論與展望
　　本系統(tǒng)的最大特點就是造價低、結構靈活實用、高可靠性且安裝調試簡單，根據不同的現(xiàn)場情況與用戶要求，本系統(tǒng)可擴展為不同的模式。除對高壓配電盤上的模擬量和開關量進行監(jiān)測外，也可用于對某些重要的低壓配電和低壓電機等電器設備運行狀態(tài)的監(jiān)測和控制。
　　現(xiàn)場總線不單單是一種通信技術，也不僅僅是用數字儀表代替模擬儀表，關鍵是用新一代的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS(Field Bus Control System)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的集散控制系統(tǒng)DCS(Distributed Control System)，實現(xiàn)現(xiàn)場通信網絡與控制系統(tǒng)的集成。其本質即要實現(xiàn)在現(xiàn)場通信網絡、現(xiàn)場設備互連、互操作性、分散功能塊、通信線供電、開放式互連網絡等功能。這也為工廠生產的全面自動化和遠程控制奠定了基礎。

參考文獻

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