專利名稱：通訊管理機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及工廠自動(dòng)化中現(xiàn)場(chǎng)前置層智能保護(hù)測(cè)控單元與后臺(tái)監(jiān)控機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通訊管理核心單元，屬通訊技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著大型廠礦企業(yè)自動(dòng)化控制水平的不斷發(fā)展，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的智能終端設(shè)備越來(lái)越多，通訊組網(wǎng)非常復(fù)雜，由于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，為保證可靠性多采用低速串行通訊，因此智能終端設(shè)備較多時(shí)通訊速度得不到保障，信息傳輸甚至超過(guò)分鐘級(jí)。因此，在工廠自動(dòng)化系統(tǒng)中，如何將現(xiàn)場(chǎng)前置層的智能裝置的模擬量和數(shù)字量采集到監(jiān)控系統(tǒng)中，以及如何實(shí)現(xiàn)監(jiān)控命令的轉(zhuǎn)發(fā)成為提高工廠自動(dòng)化系統(tǒng)控制水平的一個(gè)關(guān)鍵而亟待解決的問題。發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足、提供一種能快速地把現(xiàn)場(chǎng)前置層智能保護(hù)測(cè)控單元的數(shù)據(jù)上送上位機(jī)監(jiān)控,并將后臺(tái)監(jiān)控機(jī)下達(dá)的命令轉(zhuǎn)發(fā)給現(xiàn)場(chǎng)智能終端保護(hù)測(cè)控單元的通訊管理機(jī)。
本實(shí)用新型所述問題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種通訊管理機(jī)，由兩個(gè)處理器、八路結(jié)構(gòu)相同的串口電路和以太網(wǎng)控制器芯片U1組成，
兩個(gè)處理器均采用Rabbit3000，每個(gè)處理器的四組接收和發(fā)送端RX0和TX0、 RX1和TX1、 RX2和TX2、 RX3和TX3分別經(jīng)四個(gè)串口電路與四個(gè)智能測(cè)控保護(hù)單元連接，第一處理器CPU1還通過(guò)以太網(wǎng)控制器芯片Ul與上位機(jī)或DCS通訊;第二處理器CPU2的另一組接收和發(fā)送端RX4和TX4分別與第一處理器CPU1的另一組發(fā)送和接收端TX4和RX4連接。
上述通訊管理機(jī)，所述八路結(jié)構(gòu)相同的串口電路均由485通訊芯片U3組成，所述485通訊芯片U3采用SN65LBC6N174，其A、 B端經(jīng)通訊端口與智能測(cè)控保護(hù)單元連接，R、 D端分別經(jīng)一個(gè)光電隔離器與處理器相應(yīng)的接收、發(fā)送端連接。
上述通訊管理機(jī)，增設(shè)一個(gè)與第二處理器CPU2連接的以太網(wǎng)控制器芯片U2。本實(shí)用新型通過(guò)八路相同的串口電路與各種智能測(cè)控保護(hù)單元進(jìn)行通信，采集各種遙
3測(cè)、遙信數(shù)據(jù)，并向智能測(cè)控保護(hù)單元發(fā)送各種控制操作命令，并通過(guò)以太網(wǎng)專用芯片與上位機(jī)進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸；采用兩個(gè)處理器是為了擴(kuò)充串行通訊口，以太網(wǎng)口也設(shè)置兩個(gè)，其中一個(gè)以太網(wǎng)口用來(lái)與上位機(jī)通訊，另一個(gè)用作本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)維護(hù)；處理器與智能測(cè)控保護(hù)單元之間設(shè)置光電隔離器可對(duì)處理器進(jìn)行保護(hù)。本實(shí)用新型能快速地把現(xiàn)場(chǎng)前置層智能保護(hù)測(cè)控單元的數(shù)據(jù)上送上位機(jī)和DCS，并將DCS或上位機(jī)下達(dá)的命令轉(zhuǎn)發(fā)給保護(hù)測(cè)控單元,大大提高了電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的控制水平。以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖l是本實(shí)用新型的電原理圖2是軟件流程圖。
圖中各標(biāo)號(hào)為A-l A-8、串口電路；CPU1、 CPU2、處理器；Ul、 U2、以太網(wǎng)控制器芯片；U3、 485通訊芯片；U4、 U5、光電隔離器；R1 R4、電阻。
具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型是針對(duì)電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)(ECS)中通訊管理層而開發(fā)的通訊管理核心單元，它一方面負(fù)責(zé)把現(xiàn)場(chǎng)前置層智能保護(hù)測(cè)控單元的數(shù)據(jù)整理匯總，再將這些信息上送上位機(jī)和DCS (即集散控制系統(tǒng)，g叩CS-Distributed Control System)完成遙信遙測(cè)，另一方面接收DCS或上位機(jī)下達(dá)的命令并轉(zhuǎn)發(fā)給現(xiàn)場(chǎng)前置層智能保護(hù)測(cè)控單元,完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)前置層智能保護(hù)測(cè)控單元的遙控。
參看圖l，與傳統(tǒng)的通訊管理機(jī)相比，本實(shí)用新型的硬件部分使用了以太網(wǎng)專用芯片RTL8019AS,實(shí)現(xiàn)了與上位機(jī)的高速數(shù)據(jù)傳輸，八路相同的串口電路只畫出了一路(A-1)，其他幾路與此相同，圖中的R1、 R4為限流電阻，R2、 R3為上拉電阻，此電路是標(biāo)準(zhǔn)串行通信口，均使用光電隔離進(jìn)行保護(hù)，可實(shí)現(xiàn)所有同步、異步通信傳輸(采用同步方式時(shí)可支持HDLC/SDLC協(xié)議)，通信波特率可達(dá)到300K以上，主要用于與各種智能測(cè)控保護(hù)單元通信，采集各種遙測(cè)、遙信數(shù)據(jù)，并進(jìn)行各種控制操作。
數(shù)據(jù)處理和以太網(wǎng)電路由相同的兩部分電路組成，這是為了擴(kuò)充串行通訊口， 一部分電路包括4個(gè)串行通訊口， 一個(gè)以太網(wǎng)口，兩部分電路共八個(gè)串行通訊口；兩個(gè)以太網(wǎng)口，其中一個(gè)以太網(wǎng)口U1用來(lái)與上位機(jī)通訊，另一個(gè)以太網(wǎng)口U2與本地計(jì)算機(jī)相連，用作本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)維護(hù)。兩個(gè)相同的電路之間通過(guò)串口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，CPU1的TXD4和CPU2的RXD4相連，CPU1的RXD4和CPU2的TXD4相連，該電路主要是處理從串口接收的數(shù)據(jù)，把處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)口發(fā) 送到上位機(jī)，并把從網(wǎng)口接收的數(shù)據(jù)處理后發(fā)送到串口，兩個(gè)處理器芯片用rabbit3000八 位CPU,對(duì)于嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，Rabbit3000甚至超過(guò)了大部分的16位和一些32位微處理器，但 是又不失8位架構(gòu)的效率和靈活。Rabbit3000運(yùn)行速度更快，主頻最大55.5MHz，代碼緊湊的 軟件可直接訪問1MB代碼的數(shù)據(jù)空間。通常工作在3. 3V(可承受5VI/0輸入)，Rabbit3000還支 持6個(gè)串口 (包含紅外串口)、 56個(gè)1/0口、正交解碼器、脈寬調(diào)制輸出、脈沖捕捉和測(cè)量。還 包括帶后備電池的實(shí)時(shí)時(shí)鐘,無(wú)縫集成內(nèi)存和I/0接口，極低的功耗模式，四級(jí)中斷優(yōu)先權(quán)， 允許快速響應(yīng)實(shí)時(shí)事件。緊湊的指令集和高速主頻使Rabbit3000有更快的數(shù)字邏輯和I/0性 能。
對(duì)上位機(jī)通訊用RTL8019AS， RTL8019AS是由臺(tái)灣Realtek公司生產(chǎn)的以太網(wǎng)控制器芯 片。它是一款高度集成的以太網(wǎng)芯片，能簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)Plug and Play并兼容NE2000掉電等特 性。它具有三種等級(jí)的掉電模式，在全雙工模式下，如果連接到一個(gè)同樣是全雙工的交換機(jī) 或集線器就可實(shí)現(xiàn)同時(shí)接收和發(fā)送，這個(gè)特性雖然不能把傳輸速率從10Mbps提高到20Mbps， 但是在執(zhí)行以太網(wǎng)CSMA/CD協(xié)議時(shí)可以避免更多的沖突發(fā)生。 工作原理
通訊管理機(jī)的處理器(CPU1、 CPU2)通過(guò)發(fā)送端(TX0 TX3)和接收端(RXO RX 3)， 經(jīng)RS485器件U4、 U5 (SN65LBC6N174)和光電隔離器件U4、 U5 (TLP113)采集并處理來(lái)自前 置層智能測(cè)控保護(hù)單元的各種遙測(cè)、遙信等信息，存放于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中。并把存放于實(shí)時(shí)數(shù) 據(jù)庫(kù)中的遙測(cè)、遙信等數(shù)據(jù)按照要求的通信規(guī)約經(jīng)以太網(wǎng)芯片U1、 U2 (RTL8019AS)的發(fā)送 端(TX1+，TX1-)發(fā)往監(jiān)控后臺(tái)計(jì)算機(jī)，并可經(jīng)以太網(wǎng)芯片U1、 U2 (RTL8019AS)的接收端 (RXl+， RXl-)接收后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的各種操作命令對(duì)前置層智能測(cè)控保護(hù)單元完成指定 的操作，

圖1的網(wǎng)絡(luò)接口 U 2用作本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)維護(hù)。
本實(shí)用新型硬件部分采用了 RTL8019AS專用以太網(wǎng)芯片，實(shí)現(xiàn)了通訊管理機(jī)與上位機(jī) 的高速數(shù)據(jù)傳輸，串口部分采用了光電隔離保護(hù)電路，再加上完全的嵌入式單片機(jī)技術(shù)方案， 其小巧靈活性、可靠性、抗干擾能力、抗病毒能力、抗惡劣環(huán)境能力，是基于PC機(jī)的方案 所無(wú)法比擬的。
權(quán)利要求1、一種通訊管理機(jī)，其特征是，它由兩個(gè)處理器、八路結(jié)構(gòu)相同的串口電路和以太網(wǎng)控制器芯片(U1)組成，兩個(gè)處理器均采用Rabbit3000，每個(gè)處理器的四組接收和發(fā)送端RX0和TX0、RX1和TX1、RX2和TX2、RX3和TX3分別經(jīng)四個(gè)串口電路與四個(gè)智能測(cè)控保護(hù)單元連接，第一處理器(CPU1)還通過(guò)以太網(wǎng)控制器芯片(U1)與上位機(jī)或DCS通訊；第二處理器(CPU2)的另一組接收和發(fā)送端RX4和TX4分別與第一處理器(CPU1)的另一組發(fā)送和接收端TX4和RX4連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述通訊管理機(jī)，其特征是，所述八路結(jié)構(gòu)相同的串口電路均由485 通訊芯片(U3)組成，所述485通訊芯片(U3)采用SN65LBC6N174，其A、 B端經(jīng)通訊端口與 智能測(cè)控保護(hù)單元連接，R、 D端分別經(jīng)一個(gè)光電隔離器與處理器相應(yīng)的接收、發(fā)送端連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述通訊管理機(jī)，其特征是，增設(shè)一個(gè)與第二處理器(CPU2)連 接的以太網(wǎng)控制器芯片(U2)。
專利摘要一種通訊管理機(jī)，用于解決發(fā)電廠現(xiàn)場(chǎng)前置層智能保護(hù)測(cè)控單元與DCS或上位機(jī)的通訊問題，其技術(shù)方案是它由兩個(gè)處理器、八路結(jié)構(gòu)相同的串口電路和以太網(wǎng)控制器芯片組成，兩個(gè)處理器均采用Rabbit3000，每個(gè)處理器的四組接收和發(fā)送端RX0和TX0、RX1和TX1、RX2和TX2、RX3和TX3分別經(jīng)四個(gè)串口電路與四個(gè)智能測(cè)控保護(hù)單元連接，第一處理器還通過(guò)以太網(wǎng)控制器芯片與上位機(jī)或DCS通訊；第二處理器的另一組接收和發(fā)送端RX4和TX4分別與第一處理器的另一組發(fā)送和接收端TX4和RX4連接。本實(shí)用新型能快速將數(shù)據(jù)上送或?qū)⒅噶钷D(zhuǎn)發(fā)給保護(hù)測(cè)控單元，大大提高了電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的控制水平。
文檔編號(hào)H04L29/08GK201293938SQ20082010646
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2008年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月6日
發(fā)明者劉坤霞, 劉增輝, 陳占群 申請(qǐng)人:保定市尤耐特電氣有限公司