计算机实现对A40表参数的半自动校验

李勇刚/上海烟草集团有限责任公司

0 引言

电力系统是否正常事关安全生产，为此对电力系统检测仪表的运行维护、保养是相当重要的工作。对新的电力测量仪表的性能检测进行试验，实现计算机对多功能电力测量仪A40的半自动测试，利用此方法大大提高了工作效力。

在电力系统中有广泛应用的A40表，由于其功能强大、可显示的参数丰富，给使用提供了极大方便，但相应地给仪表的维护与校验带来一定的麻烦，虽然厂方提供了测试软件，可由于不够直观，实用中不够方便。为此，在计算机上编写对A40表参数进行测试的程序，并与开发的硬件设备联用，实现对主要参数进行半自动校验：只要在检测点输入标准信号，计算机会自动记录被测量和标准值，自动计算误差值，判别是否超差。它界面直观、操作方便，为A40表校验提供了崭新的工具。

1 被测参数的选择

A40表输入的主要端口只是电流、电压，但可以显示的参数多达几十个。其实各种参数只是对入口端的电流、电压在表的内部按其与电流电压的内在关系，通过数学计算得出的值。一般说来，如果表内部CPU芯片没有损坏、程序没有冲乱，只要输入的电流电压测试正确，其他参数也不会出错。为简化对表的校验，仅选择了有限的电流、电压、频率、功率和用电数的测试。如果要校验其他参数，对程序来讲，只不过改动界面和参数地址而已，十分方便。

2 计算机与A40电力参数表的通信

校验程序的核心是计算机与A40表的串口通信。A40表提供了各种数据的详细地址和说明，同时提供一个可插在A40表背部接口上的RS-485转接模块，使表内数据通过该模块，以RS-485通信方式与计算机进行通信，为采集表中数据提供了方便。信息交换采用MODBUS-RTU格式进行，计算机对A40表进行读的03H命令（因为只对A40表进行读，所以只用03命令）格式：

● 设备地址

● 功能码 03

● 数据首地址

● 数据长度

● CRC16校验码

信息按上述次序从设备地址到CRC16校验码依次发送到A40表。信号传输形式都用2进制，下文具体说明。

设备地址：要读参数所在A40表的通信地址。出厂时默认为05H 。如果使用中已经改动，则要用从A40表中查出表的实际地址。只占用1个单字节。

功能码：本程序是对A40表参数校验，按MODBUS通信规定，为计算机读A40表数据，所以其功能代码为03H，只占用1个单字节。

数据首地址：指计算机要读的数据在A40表中存放的首地址。说明书中提供2种地址：一种是十进制（Decimal address）地址，一种是16进制(Hexa.address)地址。可以自己决定采用那种地址，但在发送接收时都为二进制。在说明书中这些地址旁边有列双字节数（Number of words）的说明，如果下面标注的数字为2，则说明本参数要有2个双字节地址（即有4个8位的单字节）存放数据，表中列出的地址为低位的1个双字节首地址，另一个双字节高地址未标出。双字节数列下面如果为数字1，则说明参数只要1个双字节地址（即有2个8位的单字节）存放数据，表中的地址即为1个双字节地址。对于电流、电压等大部分参数均为双字节地址。发送时先发首地址高8位单字节，后发首地址低8位单字节。

数据长度：对于计算机读表A40的03命令，这里数据长度是指要读全部数据的地址长度（全部双字节地址个数）—— 即数据所放双地址的个数，它占用2个单字节。发送时，先发地址长度数的高8位单字节，再发地址长度数的低8位单字节。每个数据的地址长度，即为A40说明书表中所列的双字节数。

CRC16校验码：它是MODBUS中规定的用称为CRC16方法对校验码前面所有传输的信息（包括设备地址码）进行计算，占2个单字节。计算的校验码高字节放在前，先发送。

接收计算机03读命令后，A40表首先按接收到的信息，用同样规则计算出的CRC16 校验码，与收到的CRC16 校验码进行比较。若不等，表示信息传输发送错误，据此可以重发或进行其他处理；若相等，则A40发出正常返回信息，把要读的数据发送给计算机。一般情况下，无大的干扰，程序与设备本身正常，二者连接正确，对使用者不必考虑。

接收计算机03读命令后，A40表返回给计算机信息的格式：

● 设备地址

● 功能码 03

● 数据字节数

● 数据

● CRC16校验码

信息按次序从设备地址到CRC16校验码依次返回给计算机。传输形式也为2进制，具体说明如下。

设备地址：A40表已经确定的通信地址。出厂时默认为05H。如果使用中已经改动，则自动为改动后的A40表实际地址。一般情况下，计算机发送过来的设备地址与表返回信息的设备地址相同。只占用1个单字节。

功能码：返回计算机发出的功能码。本程序计算机发出的是03功能代码，相应A40表信息返回时仍为1个单字节的03H功能码。

字节数：A40表按计算机发送过来的数据长度（数据个数），返回给计算机的数据双字节个数。例如计算机发送过来要读的数据个数为N，如果每个数据为2个双字节（A40表中也有1个数据只占1个双字的参数），则返回的字节数=2N。只占用1个单字节，所以对占2个双字节数的数据，一般最多能读（返回）127个数据，对占一个双单字节的数据，最多能读（返回）255个。

数据：这里放的就是计算机要读的A40中变量的数据值，每个数据所占的双字节数即为A40表说明书中所列双字节数标题下面写的数字。返回时先发低地址（即计算机发送到A40要读数据的首地址）里的数据，再发高地址中数据，直到把最后一个数据发完，而每个数据发送是先发数值的高8位，最后发数值的最低8位，直到把4个单字节数据发完（如果数据是一个双字节，则一个数据只要发数值的高8位、数值的低8位二个单字节）。

CRC16校验码：情况与前面计算机发送时相同，只是这个校验码是对A40表返回信息（校验码前的所有字节）计算的结果。计算机收到A40表的返回信息，同样对校验码前的所有字节进行CRC16校验码计算，计算的校验码和A40表的返回的CRC16校验码相等，则表示信息传输正确。同样通信正常情况下，对使用者来说好像不存在一样，没有什么关系。

以读一个相电压1数据为例进行说明（详见表 1）。

相电压1的16进制地址=30 EH、双字节数=2、单位=V/100（即A40表返回时单位为10 mV）。

返回的电压值转为十进制，则电压=0+0+(5×16+5)×256+15×16 = 22000(10×10-3) = 220(V)。

3 连接

连接比较简单， 对本测试只要在A40表的I11和U1N接入标称电流、标称电压，在计算机和A40表的RS485插件之间接上RS232转RS485的转换器，A40表和计算机接上电源就完成连接。需要注意的是，表的输入相位非常重要，不能搞错。这里表的I11和U1N必须与表的电源是同一相位，否则测试结果会不对。具体接线参考图1。

表1 相电压1的数据

4 操作界面与功能

操作界面分二个部分：上部为校验表所需要题写的内容，如送检单位和通信参数等。下部为参数测试的测试结果表格。实际操作界面如图2。

图1 电力参数测试接线示意图

功能：

1）可以测试上述指出的五个参数，除电度数外测试5点后自动计算出最大误差。在电度数标称值中填入输入的电流电压值和测试时间，就会计算出标准的电度数和从A40中读出测试时间内电度数差及相对误差；

2）用阴影框来显示等待测试的参数，使测试十分明了。测试点可以跳过，也可后退重新进行测试；

3）可以按A40表的实际地址、波特率等使用的五个通信参数数值，更改通信参数设置；

4）测试过程中提示区不断提示正在测试的内容或过程信息，使测试变得十分方便、明了；

5）自动显示测试时间；

6）测试结果可以打印和保存到Excel的表格中。

5 操作

操作简单：打开电源，打开软件，把界面表格以上部分按名称填好测试表格所需的栏目（例如测试单位等）和A40表的实际通信参数。按表格内容填入1个标称值，按“测试”按钮，立即显示出测试值（对电度数要经过填入的时间后才能显示结果）。该点如不准备测试可按向前按钮，要重测前面一点，则按后退按钮，一直到最后，测试数据结束。根据测试结果，选择检测结果：合格、不合格或限用。这时，要打印测试的界面，按打印按钮，要把界面保存起来，则按保存按钮。最后关闭软件，结束测试。

如果要测试其他电压或电流，软件上只要加上其地址，界面中加上它们的显示位置就可以。

测试结束，用鼠标点测试软件标题栏上关闭符号“×”，本测试软件退出，测试工作全部结束。

图2 计算机上操作界面