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极速时时彩计划app:·雙高嵌入式工控機平臺在電力系統中的應用

神话时时彩计划软软件 www.wjbsb.icu 北極星電力軟件網訊:雙高嵌入式工控機平臺在電力系統中的應用

APPLICATION OF DOUBLE HIGH EMBEDDED INDUSTRIAL CONTROL

COMPUTER PLATFORM IN POWER SYSTEMS

Chen Yi(Beijing Control Industrial Computer Company, 100080, Beijing, China)

0引言

保證高度可靠性,提高運行性能,同時還能靈活應用和便于擴展是電力系統微機監控設計的關鍵。在傳統的設計中,主要采用兩種平臺:專用結構平臺和通用工控平臺。前者主要采用8051,80C196等單片機作主CPU,以RS—485,CAN和LonWorks作為數據通信網絡,大多采用單板或自定義的小總線,有較強的針對性,系統結構緊湊,整體性能和可靠性較高,但存在著通用性、可擴充性以及系統升級等方面的不足。后者通常采用目前廣泛使用的STD總線工控機、工業PC和PC104等總線,結構通用性、可擴充性較好,也易于系統的升級,但是由于采用通用結構,使系統有較多的冗余,總線的“金手指”、過多的插件和扁平電纜也降低了系統的可靠性。

為此,有某工業電腦公司開發出能滿足高可靠性、高性能,又有較好通用性和可擴充性,適合電力系統的工控機平臺。整個系統采用??榛寮峁?,模板之間通過可靠的并行總線互聯;系統包括以80X86和LonWorks網絡為核心的主控板及高性能、功能獨立的智能I/O。目前已在一些?;ぜ囁胤矯嬋加τ?。

1??榛寮峁?

從“開放式系統結構和組合設計方法”的思想來看,系統的設計仍采用??榛牟寮峁?,模板之間采用總線結構連接是一種較好的方法,利于系統的擴展和升級。

1.1插件結構

電力系統中信號線與I/O模板的連接一般采用繞接的方式,如歐式48芯繞接頭;同時要求I/O接口從模板后端引出,前模板主要是人機接口,如液晶接口和小鍵盤接口,使用通用的STD或PC總線結構的工控機都很難滿足此要求。因此插件結構的設計,采用標準VME雙高尺寸,機箱是6U高度,上半部分是I/O 總線,直接給出繞接方式的接口,下半部分是數據、地址和控制三總線(見圖1)。


圖1模板結構框圖 The structure of module

1.2總線

采用插件結構的系統,廣泛使用標準并行底板總線。它能以簡單的硬件支持高速數據傳輸和處理,并使整個系統具備較高的兼容性及靈活的配置。

采用96芯歐式針孔結構。實踐證明,插針方式比“金手指”方式接觸更可靠,特別是在對可靠性要求較高的惡劣環境中,插針整個包在插座里,與外界環境隔離,更能抵御惡劣環境的影響。

信號采用標準ISA定義。ISA是最適合80X86的總線。對于采用80X86的系統,只需加上總線驅動芯片就可基本滿足目前ISA的要求,同時也可以最大限度地利用目前與80X86配套的芯片,顯然這些芯片的價格也比較適宜。

1.3功能的獨立性

??櫓渫ü芟呋チ?,模板和總線之間通過總線驅動芯片將三總線和板外總線隔離,減少模板間的干擾。

整個系統可分為事務性??楹褪薟杉砟??。事務性??橛?0X86和LonWorks網絡主控CPU完成:處理網絡操作,協議轉換;人機接口(如小鍵盤、液晶顯示);利用模板上的大規模非易失存儲單元,保存數據采集處理??檣系氖?利用板上的日歷鐘、串行口等完成其他事務性操作;還可操作一些開關量輸入和輸出,以彌補數據采集處理??櫚目?、開出的不足。數據采集處理??櫓饕且訢SP為核心的智能A/D,它肩負著模擬量的采集、處理及一些重要的出口控制功能。一個系統中可以有多塊數據采集處理???。因此事務性處理??楹褪薟杉砟?橐約壩墑攣裥源砟?榭刂頻目?開出,可有效實現一個系統內的分散控制和集中管理。

系統功能的獨立性也標志著系統整體可靠性的提高。主CPU的功能獨立,智能A/D的功能獨立,所有的數據轉換通過雙口RAM實現,任何一者的非災難性的失效(如電源與地由于芯片擊穿而短路),都不會造成其他模板失效。每個??槎懶⒃誦?,使模板之間可以互相監督。

功能的獨立性可根據系統的規模靈活配置,事務性處理較少的系統可以V40為主控???,事務性處理較多的可采用386EX,甚至是ST公司486PC。同樣數據采集處理??榭裳≡?6路、32路、64路,甚至更多路模擬量輸入,可采用高性能如TMS320C32,低性能如TMS320F206,甚至是 80C196。在所有同一類型的??櫓?,除主CPU不同外,力求其他硬件功能??槎急3忠恢?,這樣可以使軟件在主控??櫓謝惚嗉都嬡?,在其他??櫓蠧語言級兼容,方便用戶系統的移植。

2智能通信

根據電力系統運行的特點,采用無中心控制模式,使控制節點盡量靠近被控設備。變電站層和單元層可以都使用統一的LonWorks網絡,采用相同的通信協議。

變電站層包括全站(網)性的用于本站監控的監控主機、系統和用于網絡維護的工程師站,一般裝在控制室中。單元層的設備一般放在現場,按照分布式系統的原則,各單元之間沒有電路連接,可以通過網絡對等(peer to peer)交換數據。當一個單元的監控、?;ど璞賦魷止收匣蛞斐?,可以僅停下該單元設備進行檢查處理,不影響其它單元。

LonWorks技術,符合ISO的7層開放網絡協議,有效地解決互操作性問題。作為現場總線,在變電站自動化系統中得到了較好的應用。

3以80X86為核心的主控???

80年代以來,相繼推出以80X86為核心的PC機,廣泛地應用于工業控制、辦公自動化、商業、家庭等領域,也相應地在電力系統中得到了應用。

V40(uPD70208)是一種高性能的CMOS、全靜態嵌入式8位微處理器芯片(相當于80188)。V40集成了許多外圍器件,在軟件上完全和 8088 CPU兼容。386EX是Intel公司1994年推出的、適合工業控制32位高性能的嵌入式CPU。采用CMOS工藝和靜態器件設計,完全符合工業現場的低功耗、高可靠性、能夠在惡劣環境中使用的要求。

除了上述CPU,主控??榛拱ㄗ芟卟糠?、系統復位、電源管理等。總線匹配、總線驅動和總線隔離主要完成總線對主控??櫚母衾?,同時保證三總線驅動芯片的個數只與系統??櫚母鍪泄?。系統的復位可以根據需求采用復位輸出或輸入。采用輸出方式時,主控CPU能夠對其他模板進行復位;如果采用輸入方式,系統有一個總的電平監測和看門狗復位輸出,對系統其他??榻懈次豢刂?。

大容量只讀電子盤,用于存儲用戶程序;大容量可讀寫的電子盤,采用M—System公司的DOC2000,最大空間可達100 MB,作為大規模的數據保存;高可靠可讀非易失存儲器,采用高可靠E2PROM,用于存儲定值。

主CPU??榛拱綻?、液晶控制和小鍵盤控制,可方便地實現人機接口。

4數字信號處理器DSP

DSP與目前通用的CPU不同,是一種為了達到快速數學運算而具有特殊結構的微處理器??燜俚鬧噶鈧芷?、哈佛結構、流水操作、專用的乘法器、特殊的DSP指令,再加上集成電路優化設計,可使DSP的指令周期達200 ns。

DSP具有相當強大的處理能力,在相同的主頻下,甚至比目前最先進的個人計算機要快10倍~50倍。DSP不再單純作為數據采集,還同時肩負以往由主 CPU完成的主要運算功能。采用DSP為核心的智能A/D,完全可以獨立完成電力系統中一個獨立的功能???,例如在?;ぶ?,可以直接通過DSP發出?;ざ?,不必上傳到主CPU,可以大大加快系統的反應時間。因此智能A/D同時具有開關量輸入/輸出的功能。

作者簡介:陳懿,男,1971生,碩士,工程師,主要研究方向是嵌入式計算機和網絡平臺系統在電力系統的應用。

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