电力远动规约的面向对象设计方法及以104为例的实现

论文摘要

远动通信是电网调度自动化系统的重要组成部分,远动通信规约种类繁多,这不仅浪费了大量的软、硬件开发人力,而且给用户的设备选型、运行维护等带来诸多不便,因此通信规约的标准化是研究的一个热点。标准化的通信规约出现以后,如何高效、快速的开发出可靠的通信软件实现规约,如何使开发出的软件易于升级维护是开发人员面临的突出问题。本文正是针对远动通信规约提出该问题的一种有通用意义的解决方法。本文首先根据实时通信软件的特点选取了面向对象技术、并发技术来分析设计远动通信软件,阐述了上述两项技术的优点和适应性,并提出了一种新的有限状态机FSM（用于反应式系统动态行为建模的有效工具）的面向对象的高度结构化的实现框架,与传统的FSM实现方法比较,该实现框架具有更好的可维护性、可复用性;其次介绍了IEC60870-5-104规约,该协议是IEC-60870-5-101规约的网络访问方式,符合电网调度自动化的主流发展方向;接着在对IEC60870-5-104规约进行详细分析的基础上应用上述的方法对104规约软件建模,在分析阶段,引入抽象层软件体系结构,将系统分成4个层次:网络层、传输控制层、应用层、管理层,建立起静态模型、动态模型;在设计阶段,通过对通信活动并发性的分析,构建任务（线程）,确定对象、消息的特征,应用大量UML中的类图、状态图进行统一的描述,详细介绍了网络层、传输控制层、应用层的设计和实现;最后对已实现软件进行了全面的参数测试,给出了测试界面和过程图,从结果分析软件各项参数符合104规约的规定。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 SCADA 系统概述
• 1.2 电力SCADA 系统的发展
• 1.3 当今远动传输规约的应用现状和发展趋势
• 1.3.1 规约的标准化
• 1.3.2 目前的现状
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 面向对象技术、UML 语言及并发设计
• 2.1 面向对象方法概述
• 2.1.1 面向对象的基本概念
• 2.1.2 面向对象方法的基本原则
• 2.1.3 面向对象方法开发的基本过程
• 2.2 统一建模语言UML
• 2.2.1 事物
• 2.2.2 关系
• 2.2.3 图
• 2.3 有限状态机的实现方法
• 2.3.1 FSM 的形式化描述
• 2.3.2 传统的FSM 实现方法
• 2.3.3 新的FSM 实现框架
• 2.3.4 小结
• 2.4 并发应用
• 2.4.1 概述
• 2.4.2 并发任务间的协作
• 2.5 本章小结
• 第三章 IEC60870-5-104 规约
• 3.1 IEC60870-5-104 传输方式
• 3.2 IEC60870-5-104 规约结构
• 3.3 IEC60870-5-104 规约的报文结构
• 3.4 IEC60870-5-104 规约的控制域定义
• 3.5 链路传输规则
• 3.5.1 防止报文丢失与报文重复传送
• 3.5.2 测试过程
• 3.5.3 采用启/停的传输控制
• 3.6 小结
• 第四章 104 规约的软件设计及实现
• 4.1 104 规约通信软件的总体设计
• 4.1.1 并发设计
• 4.1.2 基于TCP/IP 的网络编程
• 4.2 104 规约通信软件的建模
• 4.2.1 分析对象模型
• 4.2.2 动态模型
• 4.3 网络层的设计及实现
• 4.4 传输控制层的设计及实现
• 4.4.1 传输控制层结构
• 4.4.2 TransCtrlLayer 类
• 4.4.3 状态机
• 4.4.4 相关说明
• 4.5 应用层的设计及实现
• 4.5.1 静态模型设计
• 4.5.2 命令队列的设计
• 4.5.3 命令的执行
• 4.5.4 AppLayer 类
• 4.5.5 通信管理
• 4.6 本章小结
• 第五章 104 主站端软件测试及结果分析
• 5.1 测试界面
• 5.2 规约参数测试
• 5.2.1 T0：连接建立的超时（305）
• 5.2.2 T1：发送或测试APDU 的超时（155）
• 5.2.3 T2：无数据报文时确认的超时（105）
• 5.2.4 T3：长期空闲状态下发送测试帧的超时（205）
• 5.2.5 w：最迟接收到w 个I 格式的APDU 后给出确认（8）
• 5.2.6 遥控执行结果
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结
• 6.1 主要工作回顾
• 6.2 本课题今后需进一步研究的地方
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 状态转移表
• 个人简历 在读期间发表的学术论文