工控機(jī)機(jī)箱靈活應(yīng)用和便于擴(kuò)展是電力系統(tǒng)微機(jī)監(jiān)控

  保證高度牢靠性,進(jìn)步運(yùn)轉(zhuǎn)性能,同時還能靈敏應(yīng)用和便于擴(kuò)展是電力系統(tǒng)微機(jī)監(jiān)控設(shè)計的關(guān)鍵。在傳統(tǒng)的設(shè)計中,主要采用兩種平臺:專用構(gòu)造平臺和通用工控平臺。前者主要采用8051,80C196等單片機(jī)作主CPU,以RS-485,CAN和LonWorks作為數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò),大多采用單板或自定義的小總線,有較強(qiáng)的針對性,系統(tǒng)構(gòu)造緊湊,整體性能和牢靠性較高,但存在著通用性、可擴(kuò)大性以及系統(tǒng)晉級等方面的缺乏。后者通常采用目前普遍運(yùn)用的STD總線工控機(jī)柜、工業(yè)PC和PC104等總線,構(gòu)造通用性、可擴(kuò)大性較好,也易于系統(tǒng)的晉級,但是由于采用通用構(gòu)造,使系統(tǒng)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(tǒng)的牢靠性。

  為此,合適電力系統(tǒng)的工控機(jī)柜平臺就要非常好才行。整個系統(tǒng)采用模塊化插件構(gòu)造,模板之間經(jīng)過牢靠的并行總線互聯(lián);系統(tǒng)包括以80X86和LonWorks網(wǎng)絡(luò)為中心的主控板及高性能、功用獨(dú)立的智能I/O。目前已在一些維護(hù)監(jiān)控方面開端應(yīng)用。工控機(jī)柜商城021-59801300

  1、工控機(jī)柜模塊化插件構(gòu)造

  從“開放式系統(tǒng)構(gòu)造和組合設(shè)計辦法”的思想來看,系統(tǒng)的設(shè)計仍采用模塊化的插件構(gòu)造,模板之間采用總線構(gòu)造銜接是一種較好的辦法,利于系統(tǒng)的擴(kuò)展和晉級。

  1.1插件構(gòu)造

  電力系統(tǒng)中信號線與I/O模板的銜接普通采用繞接的方式,如歐式48芯繞接頭;同時請求I/O接口從模板后端引出,前模板主要是人機(jī)接口,如液晶接口和小鍵盤接口,運(yùn)用通用的STD或PC總線構(gòu)造的工控機(jī)柜都很難滿足此請求。因而插件構(gòu)造的設(shè)計,采用規(guī)范VME雙高尺寸,機(jī)箱是6U高度,上半局部是I/O總線,直接給出繞接方式的接口,下半局部是數(shù)據(jù)、地址和控制三總線(見圖1)。

  圖1模板構(gòu)造框圖

  1.2總線

  采用插件構(gòu)造的系統(tǒng),普遍運(yùn)用規(guī)范并行底板總線。它能以簡單的硬件支持高速數(shù)據(jù)傳輸和處置,并使整個系統(tǒng)具備較高的兼容性及靈敏的配置。

  采用96芯歐式針孔構(gòu)造。理論證明,插針方式比“金手指”方式接觸更牢靠,特別是在對牢靠性請求較高的惡劣環(huán)境中,插針整個包在插座里,與外界環(huán)境隔離,更能抵御惡劣環(huán)境的影響。

  信號采用規(guī)范ISA定義。ISA是zui合適80X86的總線。關(guān)于采用80X86的系統(tǒng),只需加上總線驅(qū)動芯片就可根本滿足目前ISA的請求,同時也能夠zui大限度天時用目前與80X86配套的芯片,顯然這些芯片的價錢也比擬適合。

  1.3功用的獨(dú)立性

  模塊之間經(jīng)過總線互聯(lián),模板和總線之間經(jīng)過總線驅(qū)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(tǒng)可分為事務(wù)性模塊和數(shù)據(jù)采集處置模塊。事務(wù)性模塊由80X86和LonWorks網(wǎng)絡(luò)主控CPU完成:處置網(wǎng)絡(luò)操作,協(xié)議轉(zhuǎn)換;人機(jī)接口(如小鍵盤、液晶顯現(xiàn));應(yīng)用模板上的大范圍非易失存儲單元,保管數(shù)據(jù)采集處置模塊上的數(shù)據(jù);應(yīng)用板上的日歷鐘、串行口等完成其他事務(wù)性操作;還可操作一些開關(guān)量輸入和輸出,以補(bǔ)償數(shù)據(jù)采集處置模塊的開入、開出的缺乏。數(shù)據(jù)采集處置模塊主要是以DSP為中心的智能A/D,它肩負(fù)著模仿量的采集、處置及一些重要的出口控制功用。一個系統(tǒng)中能夠有多塊數(shù)據(jù)采集處置模塊。因而事務(wù)性處置模塊和數(shù)據(jù)采集處置模塊以及由事務(wù)性處置模塊控制的開入/開出,可有效完成一個系統(tǒng)內(nèi)的分散控制和集中管理。

  系統(tǒng)功用的獨(dú)立性也標(biāo)志著系統(tǒng)整體牢靠性的進(jìn)步。主CPU的功用獨(dú)立,智能A/D的功用獨(dú)立,一切的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換經(jīng)過雙口RAM完成,任何一者的非災(zāi)難性的失效(如電源與地由于芯片擊穿而短路),都不會形成其他模板失效。每個模塊獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn),使模板之間能夠相互監(jiān)視。

  功用的獨(dú)立性可依據(jù)系統(tǒng)的范圍靈敏配置,事務(wù)性處置較少的系統(tǒng)能夠V40為主控模塊,事務(wù)性處置較多的可采用386EX,以至是ST公司486PC。同樣數(shù)據(jù)采集處置模塊可選擇16路、32路、64路,以至更多路模仿量輸入,可采用高性能如TMS320C32,低性能如TMS320F206,以至是80C196。在一切同一類型的模塊中,除主CPU不同外,力圖其他硬件功用模塊都堅(jiān)持分歧,這樣能夠使軟件在主控模塊中匯編級兼容,在其他模塊中C言語級兼容,便當(dāng)用戶系統(tǒng)的移植。

  2、工控機(jī)柜智能通訊

  依據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的特性,采用無中心控制形式,使控制節(jié)點(diǎn)盡量靠近被控設(shè)備。變電站層和單元層能夠都運(yùn)用統(tǒng)一的LonWorks網(wǎng)絡(luò),采用相同的通訊協(xié)議。

  變電站層包括全站(網(wǎng))性的用于本站監(jiān)控的監(jiān)控主機(jī)、系統(tǒng)和用于網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的工程師站,普通裝在控制室中。單元層的設(shè)備普通放在現(xiàn)場,依照散布式系統(tǒng)的準(zhǔn)繩,各單元之間沒有電路銜接,能夠經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)對等(peertopeer)交流數(shù)據(jù)。當(dāng)一個單元的監(jiān)控、維護(hù)設(shè)備呈現(xiàn)毛病或異常,能夠僅停下該單元設(shè)備停止檢查處置,不影響其它單元。

  LonWorks技術(shù),契合ISO的7層開放網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,有效地處理互操作性問題。作為現(xiàn)場總線,在變電站自動化系統(tǒng)中得到了較好的應(yīng)用。

  3、工控機(jī)柜以80X86為中心的主控模塊

  80年代以來,相繼推出以80X86為中心的PC機(jī),普遍地應(yīng)用于工業(yè)控制、辦公自動化、商業(yè)、家庭等范疇,也相應(yīng)地在電力系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。

  V40(uPD70208)是一種高性能的CMOS、全靜態(tài)嵌入式8位微處置器芯片(相當(dāng)于80188)。V40集成了許多外圍器件,在軟件上完整和8088CPU兼容。386EX是In公司1994年推出的、合適工業(yè)控制32位高性能的嵌入式CPU。采用CMOS工藝和靜態(tài)器件設(shè)計,完整契合工業(yè)現(xiàn)場的低功耗、高牢靠性、可以在惡劣環(huán)境中運(yùn)用的請求。

  除了上述CPU,主控模塊還包括總線局部、系統(tǒng)復(fù)位、電源管理等。總線匹配、總線驅(qū)動和總線隔離主要完成總線對主控模塊的隔離,同時保證三總線驅(qū)動芯片的個數(shù)只與系統(tǒng)模塊的個數(shù)有關(guān)。系統(tǒng)的復(fù)位能夠依據(jù)需求采用復(fù)位輸出或輸入。采用輸出方式時,主控CPU可以對其他模板停止復(fù)位;假如采用輸入方式,系統(tǒng)有一個總的電平監(jiān)測和看門狗復(fù)位輸出,對系統(tǒng)其他模塊停止復(fù)位控制。

  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,zui大空間可達(dá)100MB,作為大范圍的數(shù)據(jù)保管;高牢靠可讀非易失存儲器,采用高牢靠E2PROM,用于存儲定值。

  主CPU模塊還包含日歷鐘、液晶控制和小鍵盤控制,可便當(dāng)?shù)赝瓿扇藱C(jī)接口。

  4、工控機(jī)柜數(shù)字信號處置器DSP

  DSP與目前通用的CPU不同,是一種為了到達(dá)快速數(shù)學(xué)運(yùn)算而具有特殊構(gòu)造的微處置器??焖俚闹噶钪芷凇⒐饦?gòu)造、流水操作、專用的乘法器、特殊的DSP指令,再加上集成電路優(yōu)化設(shè)計,可使DSP的指令周期達(dá)200ns。

  DSP具有相當(dāng)強(qiáng)大的處置才能,在相同的主頻下,以至比目前的個人計算機(jī)要快10倍~50倍。DSP不再單純作為數(shù)據(jù)采集,還同時肩負(fù)以往由主CPU完成的主要運(yùn)算功用。采用DSP為中心的智能A/D,完整能夠獨(dú)立完成電力系統(tǒng)中一個獨(dú)立的功用模塊,例如在維護(hù)中,能夠直接經(jīng)過DSP發(fā)出維護(hù)動作,不用上傳到主CPU,能夠大大加快系統(tǒng)的反響時間。因而智能A/D同時具有開關(guān)量輸入/輸出的功用。買工控機(jī)柜就找上海機(jī)氣林機(jī)氣林工控機(jī)采購商城+V:I99~46O3~9726(jiqilin)