智能化網(wǎng)絡(luò)UPS系統(tǒng)

　　網(wǎng)絡(luò)UPS智能系統(tǒng)，主要是以整個(gè)網(wǎng)絡(luò)為管理對(duì)象，是指在UPS的主機(jī)的輸出端增設(shè)RS232、R485接口，SNMP（簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議）卡通信接口。利用這些接口經(jīng)過專用的通信電纜同服務(wù)器、路由器、網(wǎng)關(guān)等設(shè)備上的相對(duì)應(yīng)的通信接口相連，這樣就能把UPS電源與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成一個(gè)具有監(jiān)控功能的智能化UPS供電系統(tǒng)。目前UPS網(wǎng)絡(luò)智能化技術(shù)主要有2個(gè)方面：一是加強(qiáng)UPS新功能，與服務(wù)器上的軟件協(xié)調(diào)工作，使得UPS除了完成最基本的不間斷功能外，還能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上事件記錄、故障告警、UPS參數(shù)自動(dòng)測(cè)試分折、調(diào)節(jié)功能等；二是加強(qiáng)UPS節(jié)能功能。智能化的網(wǎng)絡(luò)UPS系統(tǒng)將傳統(tǒng)式UPS通過與計(jì)算機(jī)相連的硬件接口，結(jié)合特殊設(shè)計(jì)的軟件，提供完整的電源管理方案。

　　智能化網(wǎng)絡(luò)UPS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

　　計(jì)算機(jī)與UPS電源是通過接口進(jìn)行通信，要使供電系統(tǒng)的故障信息和UPS狀態(tài)信息能夠到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，首先要完成計(jì)算機(jī)與UPS之間連接電纜的自動(dòng)查詢，為保證通信的準(zhǔn)確性，需按規(guī)定的通信協(xié)議進(jìn)行初始化。網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的軟件和硬件產(chǎn)品通常基于SNMP，它在網(wǎng)絡(luò)上與管理信息庫交互起作用；通過發(fā)布SNMP命令，網(wǎng)絡(luò)管理員可以通過在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上檢索信息和發(fā)布控制命令來控制網(wǎng)絡(luò)；也還有處理消息軟中斷（消息軟中斷是警告網(wǎng)絡(luò)管理站重要事件諸如UPS使用電池供電的消息）的能力。

　　網(wǎng)絡(luò)UPS可以利用現(xiàn)有計(jì)算機(jī)通信接口與UPS通信接口相接，再在計(jì)算機(jī)上安裝相應(yīng)的監(jiān)控軟件。有了監(jiān)控軟件后，計(jì)算機(jī)便與UPS建立了通信聯(lián)系，計(jì)算機(jī)定時(shí)發(fā)送指令，UPS在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)返回信息，當(dāng)電源出現(xiàn)異常時(shí)，UPS內(nèi)部的微控制器會(huì)及時(shí)把異常信息發(fā)給計(jì)算機(jī)，并由監(jiān)控軟件在計(jì)算機(jī)上發(fā)出告警信息，提醒操作員或網(wǎng)絡(luò)管理員及時(shí)處理，若有關(guān)人員不在現(xiàn)場，則監(jiān)控軟件會(huì)在UPS供電時(shí)間結(jié)束時(shí)自動(dòng)中止各種軟件的運(yùn)行程序，禁止用戶登錄，自動(dòng)存盤，保持現(xiàn)場等，并通過網(wǎng)絡(luò)向用戶發(fā)出警告信息，通報(bào)有關(guān)電源異常信息。同時(shí)監(jiān)控軟件還具備完備的UPS自我測(cè)試功能，測(cè)試UPS的狀態(tài)及電池容量等，能以數(shù)據(jù)和圖形形式顯示并記錄UPS輸出、輸入電壓、頻率、負(fù)載、溫度、電池容量，使用戶可以分析、診斷、預(yù)作防范。

　　為了增加智能網(wǎng)絡(luò)化UPS的安全性及可擴(kuò)展性，勢(shì)必需要提供雙向網(wǎng)絡(luò)通信接口（端1：1），以使UPS與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器形成一體化連接。通過它能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安壘關(guān)閉，為網(wǎng)絡(luò)的安壘性叉增加了一層保障。在智能網(wǎng)絡(luò)化UPS中，都是由單片機(jī)或者是DSP系統(tǒng)負(fù)責(zé)擔(dān)任與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的通訊任務(wù)。而這中間進(jìn)行通訊時(shí)要滿足一定的條件，比如電腦的串口是RS232電平的，而單片機(jī)的串口是1vrL電平的，兩者之間必須有一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路。這種電路可以用幾個(gè)三極管進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)換，但不如專用芯片更加簡單和可靠。本文將闡述如何使用Max232實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)絡(luò)化UPS與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器間的通訊功能

　　Max232簡介

　　Max232是一種雙路驅(qū)動(dòng)器／接收器，片內(nèi)含有一個(gè)電容性電壓發(fā)生器以便在單5V電源供電時(shí)提供ⅡA／TIA一232一E電平。每個(gè)接收器將EIA／nA一232一E電平輸人轉(zhuǎn)換為5V 1vrL／cMOS電平。這些接收器具有1．3V的典型門限值及0．5V的典型遲滯，而且可以接收士30V的輸入。每個(gè)驅(qū)動(dòng)器將TTL／CMOS輸入電平轉(zhuǎn)換為ⅡA／nA一232一E電平。它包含有四個(gè)部分：雙路直流一直流電壓轉(zhuǎn)換電荷泵、RS一232驅(qū)動(dòng)器和RS一232接受器、發(fā)送器和接受器使能輸入控制電路。主要應(yīng)用于EIA／Tn一232一E、電池供電系統(tǒng)、終端、調(diào)制解調(diào)器和微機(jī)中。

　　智能網(wǎng)絡(luò)化UPS與網(wǎng)絡(luò)主機(jī)間通訊的具體實(shí)現(xiàn)

　　通信的基本方式

　　在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，CPU和外部通信有兩種通信方式1：并行通信和串行通信。并行通信，即數(shù)據(jù)的各位同時(shí)傳送i串行通信，即數(shù)據(jù)一位一位順序傳送。上述兩種基本通信方式比較起來，串行通信能夠節(jié)省傳輸線，特90是數(shù)據(jù)位數(shù)很多和遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳送時(shí)，這一優(yōu)點(diǎn)更為突出。串行通信方式的主要缺點(diǎn)是傳送速度比并行通信要慢。按照串行數(shù)據(jù)的時(shí)鐘控制方式，串行通信可分為同步通信和異步通信兩類。在異步通信中，數(shù)據(jù)通常是以字符為單位組成字符幀傳送的。字符幀由發(fā)送端一幀一幀地發(fā)送，每一幀數(shù)據(jù)均是低位在前，高位在后，通過傳輸線被接收端一幀一幀地接收。發(fā)送端和接收端可以由各自獨(dú)立的時(shí)鐘來控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，這兩個(gè)時(shí)鐘彼此獨(dú)立，互不同步。通信時(shí)，起始位占用一位（低電平），用來表示字符開始。其后為7位或8位的數(shù)據(jù)編碼，第8位通常作為奇偶校驗(yàn)位。最后為停止位（高電平）用來表示字符傳送結(jié)束。上述字符格式通常作為一個(gè)串行幀，如無奇偶校驗(yàn)位，即為常見的N．8．1幀格式。同步通信是一種連續(xù)串行傳送數(shù)據(jù)的通信方式，一次通信只傳輸一幀信息。這里的信息幀和異步通信的字符幀不同，通常有若干個(gè)數(shù)據(jù)字符，但它們均由同步字符、數(shù)據(jù)字符和校驗(yàn)字符CRC三部分組成。在同步通信中，同步字符可以采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)格式，也可以由用戶約定。異步通信簡單，雙方時(shí)鐘可允許一定誤差。同步通信較復(fù)雜，雙方時(shí)鐘的允許誤差較小。異步通信只適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，同步通信可用于點(diǎn)對(duì)多。通信效率：異步通信低，同步通信高。

　　智能網(wǎng)絡(luò)化UPS一般用串行RS一232C接口，采用異步通訊方式與網(wǎng)絡(luò)主機(jī)問實(shí)現(xiàn)通訊。這是因?yàn)閁PS放置的位置一般都與網(wǎng)絡(luò)主機(jī)距離比較遠(yuǎn)，它們之間相互傳送的數(shù)據(jù)量比較大。采用異步通信，可使硬件電路和編程都比較簡單

　　硬件電路連接

　　PC機(jī)和UPS間最簡單的連接是零調(diào)制三線經(jīng)濟(jì)型。這是進(jìn)行壘雙工通信所必須的最少線路。因?yàn)閁PS中的通訊板輸入、輸出電平為rrL電平，箭PC機(jī)配置的是RS--232C標(biāo)準(zhǔn)接口，二者的電氣規(guī)范不同，所以要加電平轉(zhuǎn)換電路。常用的有MCl488、MCl489和MAX232，本文采用的就是Max232。其硬件電路圖如圖1所示，其中管腳1、3和4、5需耍分別接入電容C1和C2，以使芯片中的電壓轉(zhuǎn)換電荷泵部分能夠正常工作。將Max232的第9和第lo管腳分別接至單片機(jī)或DSP通訊板的TXD和RXD即可

　　通訊協(xié)議的編制

　　所謂通信協(xié)議是指通信雙方的一種約定3。約定包括對(duì)數(shù)據(jù)格式、同步方式、傳送速度、傳送步驟、檢糾錯(cuò)方式以及控制字符定義等問題做出統(tǒng)一規(guī)定，通信雙方必須共同遵守。因此，也叫做通信控制規(guī)程，或稱傳輸控制規(guī)程，它屬于ISO’sOSI七層參考模型中的數(shù)據(jù)鏈路層。為了實(shí)現(xiàn)UPS和主機(jī)問的通訊，我們可作如下約定：通信速率1200bit／s，幀格式為N．8．1。通信首碼為0xeb，有效數(shù)據(jù)長度為接下來的字節(jié)所表示的整數(shù)，尾碼0xec。

　　軟件編程

　　軟件設(shè)計(jì)中，共接17程序主要由commsent發(fā)送子程序和corP．1Tl通訊口中斷處理接收子程序組成2。發(fā)送時(shí)，先發(fā)送一個(gè)起始位（低電平），接著按低位在先的順序發(fā)送8位數(shù)據(jù)，最后發(fā)送停止位。接收時(shí)，先判斷RXD接收端口是否有起始低電平出現(xiàn)，如有則按低位在先的順序接收8位數(shù)，最后判斷RXD是否有高電平出現(xiàn)，如有則完成一個(gè)數(shù)據(jù)接收，否則繼續(xù)等待。其中通訊板使用C51系列單片機(jī)系統(tǒng)，系統(tǒng)要求單片機(jī)晶振為6M。

　　程序流程圖如下圖所示。其中圖2為發(fā)送過程流程圖，

　　圖3為接收過程流程圖。

　　相關(guān)程序如下：

　　#define uehar unsigned char

　　#define nim unsigned im

　　#inclu&《reg51．h》

　　#include《stdio．h》

　　#include《string．h》

　　uchar rebuf［48］ ／／發(fā)送接受隊(duì)列，其中rchuf［O］表示隊(duì)列中的有效數(shù)據(jù)

　　nint i=l ／／隊(duì)列rebuf［］數(shù)據(jù)指針

　　void send（void）；

　　void eomm（void）interrupt 4 using 3／／串行口中斷程序

　　{ EA=0；

　　if（RI==1）

　　{

　　RI=O；

　　if（i一一1）{rcbuf［i］=SBUF；i十+；） ／／數(shù)據(jù)

　　else if（SBUF==0xed）i十十；

　?。?/p>

　　EA=1；；

　　）

　　void send（void）／／串行口發(fā)送處理子程序

　　{uint kI for（k=1；k《rebuf［0］Ik++）f SBUF=rebuf

　?。跭］；while（TI=一o）}TI一0#delay（120）I}SBUF=

　　0xecl while（17==0）l TI=0；

　?。?/p>

　　void main（void）

　　{ScON=OxdO；PCON=oxoo；TMOD=Ox20；THl=

　　Oxf4‘

　　TRo=o#TRl=0；／／關(guān)T1，TO

　　PS=1; IT0=1I／／外部中斷0邊沿觸發(fā)申請(qǐng)

　　EA=l；

　　EX0=1；ES=0；

　　while（1）；

　　}

　　本文介紹的用AT89C52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)與PC實(shí)現(xiàn)串行通信的方法，已成功地應(yīng)用在UPS控制系統(tǒng)中，實(shí)踐證明能可靠地傳送和接收數(shù)據(jù)

　　智能化網(wǎng)絡(luò)UPS系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

　　網(wǎng)絡(luò)化通過SNMP標(biāo)準(zhǔn)，可以監(jiān)控或管理網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任何一臺(tái)UPS的運(yùn)行，并能遠(yuǎn)程管理UPS狀態(tài)參數(shù)。

　　智能化由于微處理器技術(shù)的應(yīng)用，UPS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了智能化。智能型網(wǎng)絡(luò)UPS一般采用8位或16位微處理器，由微處理器的串行接口與服務(wù)器、PC或終端之間實(shí)現(xiàn)通信，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，包括UPS工作狀態(tài)、輸入輸出參數(shù)及各種指令。

　　智能化UPS一方面實(shí)現(xiàn)了設(shè)備運(yùn)行過程中自我狀態(tài)的監(jiān)控，對(duì)一些故障現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)處理，使其始終平穩(wěn)可靠運(yùn)行；另一方面實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)與UPS之間的雙向數(shù)據(jù)通信，用戶可以在計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)上實(shí)時(shí)監(jiān)視可控制UPS電源的運(yùn)行狀態(tài)。

　　自動(dòng)化自動(dòng)化是指UPS電源自動(dòng)完成的一些自我檢測(cè)，達(dá)到全方位自動(dòng)監(jiān)管功能。

　　實(shí)時(shí)性實(shí)時(shí)性就是要求監(jiān)視電路中各部分的狀態(tài)，隨時(shí)獲取主機(jī)工作時(shí)的有關(guān)參。

　　保護(hù)性UPS提供具有針對(duì)性的保護(hù)，保護(hù)不同的電子元件的UPS具有不同的特征。在市電出現(xiàn)停電的時(shí)刻，UPS能瞬間完成切換到后備用電源的過程，使計(jì)算機(jī)在短時(shí)斷電時(shí)仍能順暢運(yùn)行，不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失和系統(tǒng)關(guān)閉現(xiàn)象；在超長市電電源中斷的情況下，UPS設(shè)備可以啟動(dòng)電源管理軟件實(shí)現(xiàn)安全的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)關(guān)閉過程，也保證數(shù)據(jù)的完整性；PC工作站內(nèi)UPS電池在耗盡電量后，還會(huì)以極快的速度恢復(fù)到滿充狀態(tài)，以備下一次斷電的發(fā)生。

　　安全性安全性是信息系統(tǒng)遠(yuǎn)程管理必須解決的問題，除了通常的用戶名和口令保護(hù)之外，采用各種安全認(rèn)證，用戶可以自行設(shè)定遠(yuǎn)程管理方式，關(guān)閉自動(dòng)認(rèn)為不必要的遠(yuǎn)程管理通道，進(jìn)一步提高遠(yuǎn)程管理的安全性為保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的安全性。

　　數(shù)字化數(shù)字化UPS軟件取代了大量的模擬器件，在很大程度上提高了產(chǎn)品的集成度，而且通過修改軟件，可以很方便地調(diào)節(jié)系統(tǒng)的各種特性，這就增強(qiáng)了系統(tǒng)的柔性和智能性。