智能化网络UPS系统

　　网络UPS智能系统，主要是以整个网络为管理对象，是指在UPS的主机的输出端增设RS232、R485接口，SNMP（简单网络管理协议）卡通信接口。利用这些接口经过专用的通信电缆同服务器、路由器、网关等设备上的相对应的通信接口相连，这样就能把UPS电源与计算机网络构成一个具有监控功能的智能化UPS供电系统。目前UPS网络智能化技术主要有2个方面：一是加强UPS新功能，与服务器上的软件协调工作，使得UPS除了完成最基本的不间断功能外，还能实现网络上事件记录、故障告警、UPS参数自动测试分折、调节功能等；二是加强UPS节能功能。智能化的网络UPS系统将传统式UPS通过与计算机相连的硬件接口，结合特殊设计的软件，提供完整的电源管理方案。

　　智能化网络UPS系统实现

　　计算机与UPS电源是通过接口进行通信，要使供电系统的故障信息和UPS状态信息能够到计算机系统，首先要完成计算机与UPS之间连接电缆的自动查询，为保证通信的准确性，需按规定的通信协议进行初始化。网络设计的软件和硬件产品通常基于SNMP，它在网络上与管理信息库交互起作用；通过发布SNMP命令，网络管理员可以通过在网络设备上检索信息和发布控制命令来控制网络；也还有处理消息软中断（消息软中断是警告网络管理站重要事件诸如UPS使用电池供电的消息）的能力。

　　网络UPS可以利用现有计算机通信接口与UPS通信接口相接，再在计算机上安装相应的监控软件。有了监控软件后，计算机便与UPS建立了通信联系，计算机定时发送指令，UPS在规定的时间内返回信息，当电源出现异常时，UPS内部的微控制器会及时把异常信息发给计算机，并由监控软件在计算机上发出告警信息，提醒操作员或网络管理员及时处理，若有关人员不在现场，则监控软件会在UPS供电时间结束时自动中止各种软件的运行程序，禁止用户登录，自动存盘，保持现场等，并通过网络向用户发出警告信息，通报有关电源异常信息。同时监控软件还具备完备的UPS自我测试功能，测试UPS的状态及电池容量等，能以数据和图形形式显示并记录UPS输出、输入电压、频率、负载、温度、电池容量，使用户可以分析、诊断、预作防范。

　　为了增加智能网络化UPS的安全性及可扩展性，势必需要提供双向网络通信接口（端1：1），以使UPS与网络服务器形成一体化连接。通过它能实现系统的安垒关闭，为网络的安垒性叉增加了一层保障。在智能网络化UPS中，都是由单片机或者是DSP系统负责担任与网络服务器的通讯任务。而这中间进行通讯时要满足一定的条件，比如电脑的串口是RS232电平的，而单片机的串口是1vrL电平的，两者之间必须有一个电平转换电路。这种电路可以用几个三极管进行模拟转换，但不如专用芯片更加简单和可靠。本文将阐述如何使用Max232实现智能网络化UPS与网络服务器间的通讯功能

　　Max232简介

　　Max232是一种双路驱动器／接收器，片内含有一个电容性电压发生器以便在单5V电源供电时提供ⅡA／TIA一232一E电平。每个接收器将EIA／nA一232一E电平输人转换为5V 1vrL／cMOS电平。这些接收器具有1．3V的典型门限值及0．5V的典型迟滞，而且可以接收士30V的输入。每个驱动器将TTL／CMOS输入电平转换为ⅡA／nA一232一E电平。它包含有四个部分：双路直流一直流电压转换电荷泵、RS一232驱动器和RS一232接受器、发送器和接受器使能输入控制电路。主要应用于EIA／Tn一232一E、电池供电系统、终端、调制解调器和微机中。

　　智能网络化UPS与网络主机间通讯的具体实现

　　通信的基本方式

　　在计算机系统中，CPU和外部通信有两种通信方式1：并行通信和串行通信。并行通信，即数据的各位同时传送i串行通信，即数据一位一位顺序传送。上述两种基本通信方式比较起来，串行通信能够节省传输线，特90是数据位数很多和远距离数据传送时，这一优点更为突出。串行通信方式的主要缺点是传送速度比并行通信要慢。按照串行数据的时钟控制方式，串行通信可分为同步通信和异步通信两类。在异步通信中，数据通常是以字符为单位组成字符帧传送的。字符帧由发送端一帧一帧地发送，每一帧数据均是低位在前，高位在后，通过传输线被接收端一帧一帧地接收。发送端和接收端可以由各自独立的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟彼此独立，互不同步。通信时，起始位占用一位（低电平），用来表示字符开始。其后为7位或8位的数据编码，第8位通常作为奇偶校验位。最后为停止位（高电平）用来表示字符传送结束。上述字符格式通常作为一个串行帧，如无奇偶校验位，即为常见的N．8．1帧格式。同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传输一帧信息。这里的信息帧和异步通信的字符帧不同，通常有若干个数据字符，但它们均由同步字符、数据字符和校验字符CRC三部分组成。在同步通信中，同步字符可以采用统一的标准格式，也可以由用户约定。异步通信简单，双方时钟可允许一定误差。同步通信较复杂，双方时钟的允许误差较小。异步通信只适用于点对点，同步通信可用于点对多。通信效率：异步通信低，同步通信高。

　　智能网络化UPS一般用串行RS一232C接口，采用异步通讯方式与网络主机问实现通讯。这是因为UPS放置的位置一般都与网络主机距离比较远，它们之间相互传送的数据量比较大。采用异步通信，可使硬件电路和编程都比较简单

　　硬件电路连接

　　PC机和UPS间最简单的连接是零调制三线经济型。这是进行垒双工通信所必须的最少线路。因为UPS中的通讯板输入、输出电平为rrL电平，箭PC机配置的是RS--232C标准接口，二者的电气规范不同，所以要加电平转换电路。常用的有MCl488、MCl489和MAX232，本文采用的就是Max232。其硬件电路图如图1所示，其中管脚1、3和4、5需耍分别接入电容C1和C2，以使芯片中的电压转换电荷泵部分能够正常工作。将Max232的第9和第lo管脚分别接至单片机或DSP通讯板的TXD和RXD即可

　　通讯协议的编制

　　所谓通信协议是指通信双方的一种约定3。约定包括对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定，通信双方必须共同遵守。因此，也叫做通信控制规程，或称传输控制规程，它属于ISO’sOSI七层参考模型中的数据链路层。为了实现UPS和主机问的通讯，我们可作如下约定：通信速率1200bit／s，帧格式为N．8．1。通信首码为0xeb，有效数据长度为接下来的字节所表示的整数，尾码0xec。

　　软件编程

　　软件设计中，共接17程序主要由commsent发送子程序和corP．1Tl通讯口中断处理接收子程序组成2。发送时，先发送一个起始位（低电平），接着按低位在先的顺序发送8位数据，最后发送停止位。接收时，先判断RXD接收端口是否有起始低电平出现，如有则按低位在先的顺序接收8位数，最后判断RXD是否有高电平出现，如有则完成一个数据接收，否则继续等待。其中通讯板使用C51系列单片机系统，系统要求单片机晶振为6M。

　　程序流程图如下图所示。其中图2为发送过程流程图，

　　图3为接收过程流程图。

　　相关程序如下：

　　#define uehar unsigned char

　　#define nim unsigned im

　　#inclu&《reg51．h》

　　#include《stdio．h》

　　#include《string．h》

　　uchar rebuf［48］ ／／发送接受队列，其中rchuf［O］表示队列中的有效数据

　　nint i=l ／／队列rebuf［］数据指针

　　void send（void）；

　　void eomm（void）interrupt 4 using 3／／串行口中断程序

　　{ EA=0；

　　if（RI==1）

　　{

　　RI=O；

　　if（i一一1）{rcbuf［i］=SBUF；i十+；） ／／数据

　　else if（SBUF==0xed）i十十；

　　）

　　EA=1；；

　　）

　　void send（void）／／串行口发送处理子程序

　　{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；

　　）

　　void main（void）

　　{ScON=OxdO；PCON=oxoo；TMOD=Ox20；THl=

　　Oxf4‘

　　TRo=o#TRl=0；／／关T1，TO

　　PS=1; IT0=1I／／外部中断0边沿触发申请

　　EA=l；

　　EX0=1；ES=0；

　　while（1）；

　　}

　　本文介绍的用AT89C52单片机实现与PC实现串行通信的方法，已成功地应用在UPS控制系统中，实践证明能可靠地传送和接收数据

　　智能化网络UPS系统优势

　　网络化通过SNMP标准，可以监控或管理网络内任何一台UPS的运行，并能远程管理UPS状态参数。

　　智能化由于微处理器技术的应用，UPS系统实现了智能化。智能型网络UPS一般采用8位或16位微处理器，由微处理器的串行接口与服务器、PC或终端之间实现通信，进行数据传输，包括UPS工作状态、输入输出参数及各种指令。

　　智能化UPS一方面实现了设备运行过程中自我状态的监控，对一些故障现象进行预处理，使其始终平稳可靠运行；另一方面实现了计算机和网络与UPS之间的双向数据通信，用户可以在计算机和网络中的各个节点上实时监视可控制UPS电源的运行状态。

　　自动化自动化是指UPS电源自动完成的一些自我检测，达到全方位自动监管功能。

　　实时性实时性就是要求监视电路中各部分的状态，随时获取主机工作时的有关参。

　　保护性UPS提供具有针对性的保护，保护不同的电子元件的UPS具有不同的特征。在市电出现停电的时刻，UPS能瞬间完成切换到后备用电源的过程，使计算机在短时断电时仍能顺畅运行，不会出现数据丢失和系统关闭现象；在超长市电电源中断的情况下，UPS设备可以启动电源管理软件实现安全的计算机系统关闭过程，也保证数据的完整性；PC工作站内UPS电池在耗尽电量后，还会以极快的速度恢复到满充状态，以备下一次断电的发生。

　　安全性安全性是信息系统远程管理必须解决的问题，除了通常的用户名和口令保护之外，采用各种安全认证，用户可以自行设定远程管理方式，关闭自动认为不必要的远程管理通道，进一步提高远程管理的安全性为保证整个网络通信系统的安全性。

　　数字化数字化UPS软件取代了大量的模拟器件，在很大程度上提高了产品的集成度，而且通过修改软件，可以很方便地调节系统的各种特性，这就增强了系统的柔性和智能性。

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