智能化網(wǎng)絡UPS系統(tǒng)

　　網(wǎng)絡UPS智能系統(tǒng)，主要是以整個網(wǎng)絡為管理對象，是指在UPS的主機的輸出端增設RS232、R485接口，SNMP（簡單網(wǎng)絡管理協(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器、路由器、網(wǎng)關等設備上的相對應的通信接口相連，這樣就能把UPS電源與計算機網(wǎng)絡構(gòu)成一個具有監(jiān)控功能的智能化UPS供電系統(tǒng)。目前UPS網(wǎng)絡智能化技術(shù)主要有2個方面：一是加強UPS新功能，與服務器上的軟件協(xié)調(diào)工作，使得UPS除了完成最基本的不間斷功能外，還能實現(xiàn)網(wǎng)絡上事件記錄、故障告警、UPS參數(shù)自動測試分折、調(diào)節(jié)功能等；二是加強UPS節(jié)能功能。智能化的網(wǎng)絡UPS系統(tǒng)將傳統(tǒng)式UPS通過與計算機相連的硬件接口，結(jié)合特殊設計的軟件，提供完整的電源管理方案。

　　智能化網(wǎng)絡UPS系統(tǒng)實現(xiàn)

　　計算機與UPS電源是通過接口進行通信，要使供電系統(tǒng)的故障信息和UPS狀態(tài)信息能夠到計算機系統(tǒng)，首先要完成計算機與UPS之間連接電纜的自動查詢，為保證通信的準確性，需按規(guī)定的通信協(xié)議進行初始化。網(wǎng)絡設計的軟件和硬件產(chǎn)品通常基于SNMP，它在網(wǎng)絡上與管理信息庫交互起作用；通過發(fā)布SNMP命令，網(wǎng)絡管理員可以通過在網(wǎng)絡設備上檢索信息和發(fā)布控制命令來控制網(wǎng)絡；也還有處理消息軟中斷（消息軟中斷是警告網(wǎng)絡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UPS可以利用現(xiàn)有計算機通信接口與UPS通信接口相接，再在計算機上安裝相應的監(jiān)控軟件。有了監(jiān)控軟件后，計算機便與UPS建立了通信聯(lián)系，計算機定時發(fā)送指令，UPS在規(guī)定的時間內(nèi)返回信息，當電源出現(xiàn)異常時，UPS內(nèi)部的微控制器會及時把異常信息發(fā)給計算機，并由監(jiān)控軟件在計算機上發(fā)出告警信息，提醒操作員或網(wǎng)絡管理員及時處理，若有關人員不在現(xiàn)場，則監(jiān)控軟件會在UPS供電時間結(jié)束時自動中止各種軟件的運行程序，禁止用戶登錄，自動存盤，保持現(xiàn)場等，并通過網(wǎng)絡向用戶發(fā)出警告信息，通報有關電源異常信息。同時監(jiān)控軟件還具備完備的UPS自我測試功能，測試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、負載、溫度、電池容量，使用戶可以分析、診斷、預作防范。

　　為了增加智能網(wǎng)絡化UPS的安全性及可擴展性，勢必需要提供雙向網(wǎng)絡通信接口（端1：1），以使UPS與網(wǎng)絡服務器形成一體化連接。通過它能實現(xiàn)系統(tǒng)的安壘關閉，為網(wǎng)絡的安壘性叉增加了一層保障。在智能網(wǎng)絡化UPS中，都是由單片機或者是DSP系統(tǒng)負責擔任與網(wǎng)絡服務器的通訊任務。而這中間進行通訊時要滿足一定的條件，比如電腦的串口是RS232電平的，而單片機的串口是1vrL電平的，兩者之間必須有一個電平轉(zhuǎn)換電路。這種電路可以用幾個三極管進行模擬轉(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實現(xiàn)智能網(wǎng)絡化UPS與網(wǎng)絡服務器間的通訊功能

　　Max232簡介

　　Max232是一種雙路驅(qū)動器／接收器，片內(nèi)含有一個電容性電壓發(fā)生器以便在單5V電源供電時提供ⅡA／TIA一232一E電平。每個接收器將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。每個驅(qū)動器將TTL／CMOS輸入電平轉(zhuǎn)換為ⅡA／nA一232一E電平。它包含有四個部分：雙路直流一直流電壓轉(zhuǎn)換電荷泵、RS一232驅(qū)動器和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)器和微機中。

　　智能網(wǎng)絡化UPS與網(wǎng)絡主機間通訊的具體實現(xiàn)

　　通信的基本方式

　　在計算機系統(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)很多和遠距離數(shù)據(jù)傳送時，這一優(yōu)點更為突出。串行通信方式的主要缺點是傳送速度比并行通信要慢。按照串行數(shù)據(jù)的時鐘控制方式，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立的時鐘來控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，這兩個時鐘彼此獨立，互不同步。通信時，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串行幀，如無奇偶校驗位，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，通常有若干個數(shù)據(jù)字符，但它們均由同步字符、數(shù)據(jù)字符和校驗字符CRC三部分組成。在同步通信中，同步字符可以采用統(tǒng)一的標準格式，也可以由用戶約定。異步通信簡單，雙方時鐘可允許一定誤差。同步通信較復雜，雙方時鐘的允許誤差較小。異步通信只適用于點對點，同步通信可用于點對多。通信效率：異步通信低，同步通信高。

　　智能網(wǎng)絡化UPS一般用串行RS一232C接口，采用異步通訊方式與網(wǎng)絡主機問實現(xiàn)通訊。這是因為UPS放置的位置一般都與網(wǎng)絡主機距離比較遠，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機和UPS間最簡單的連接是零調(diào)制三線經(jīng)濟型。這是進行壘雙工通信所必須的最少線路。因為UPS中的通訊板輸入、輸出電平為rrL電平，箭PC機配置的是RS--232C標準接口，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。約定包括對數(shù)據(jù)格式、同步方式、傳送速度、傳送步驟、檢糾錯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。為了實現(xiàn)UPS和主機問的通訊，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

　　軟件設計中，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，先發(fā)送一個起始位（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，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系列單片機系統(tǒng)，系統(tǒng)要求單片機晶振為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)送接受隊列，其中rchuf［O］表示隊列中的有效數(shù)據(jù)

　　nint i=l ／／隊列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；；

　?。?/p>

　　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

　　［K］；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T1，TO

　　PS=1; IT0=1I／／外部中斷0邊沿觸發(fā)申請

　　EA=l；

　　EX0=1；ES=0；

　　while（1）；

　　}

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

　　智能化網(wǎng)絡UPS系統(tǒng)優(yōu)勢

　　網(wǎng)絡化通過SNMP標準，可以監(jiān)控或管理網(wǎng)絡內(nèi)任何一臺UPS的運行，并能遠程管理UPS狀態(tài)參數(shù)。

　　智能化由于微處理器技術(shù)的應用，UPS系統(tǒng)實現(xiàn)了智能化。智能型網(wǎng)絡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器、PC或終端之間實現(xiàn)通信，進行數(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一方面實現(xiàn)了設備運行過程中自我狀態(tài)的監(jiān)控，對一些故障現(xiàn)象進行預處理，使其始終平穩(wěn)可靠運行；另一方面實現(xiàn)了計算機和網(wǎng)絡與UPS之間的雙向數(shù)據(jù)通信，用戶可以在計算機和網(wǎng)絡中的各個節(jié)點上實時監(jiān)視可控制UPS電源的運行狀態(tài)。

　　自動化自動化是指UPS電源自動完成的一些自我檢測，達到全方位自動監(jiān)管功能。

　　實時性實時性就是要求監(jiān)視電路中各部分的狀態(tài)，隨時獲取主機工作時的有關參。

　　保護性UPS提供具有針對性的保護，保護不同的電子元件的UPS具有不同的特征。在市電出現(xiàn)停電的時刻，UPS能瞬間完成切換到后備用電源的過程，使計算機在短時斷電時仍能順暢運行，不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失和系統(tǒng)關閉現(xiàn)象；在超長市電電源中斷的情況下，UPS設備可以啟動電源管理軟件實現(xiàn)安全的計算機系統(tǒng)關閉過程，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，還會以極快的速度恢復到滿充狀態(tài)，以備下一次斷電的發(fā)生。

　　安全性安全性是信息系統(tǒng)遠程管理必須解決的問題，除了通常的用戶名和口令保護之外，采用各種安全認證，用戶可以自行設定遠程管理方式，關閉自動認為不必要的遠程管理通道，進一步提高遠程管理的安全性為保證整個網(wǎng)絡通信系統(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，這就增強了系統(tǒng)的柔性和智能性。