一种基于CPCI总线的嵌入式子站制造技术

本发明专利技术公开了一种基于ＣＰＣＩ总线的嵌入式子站，包括ＣＰＣＩ总线、连接在ＣＰＣＩ总线上的主控模块、以太网通信模块、串口通信模块以及ＧＰＳ时钟对时模块，所述的主控模块还分别与人机接口模块、数据存储器、以太网控制器以及串口通信收发器相连，所述的以太网通信模块、串口通信模块以及ＧＰＳ时钟对时模块均包含有一与ＣＰＣＩ总线进行通讯的ＰＣＩ从设备控制器。本发明专利技术具有互操作性、可扩展性、高可靠性的优点，能够完成装置接入、规约转换、数据的规范化和转发等，实现对二次装置的监视、控制与管理，采用这种模块化的设计，使得系统具有可扩展性，可以根据客户的需要添加相应模块，为系统实现高可靠性提供了可能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及变电站自动化通信领域，尤其涉及一种用于变电站自动化系统的基于CPCI总线的嵌入式子站。
技术介绍
变电站自动化系统的功能除控制、监视和保护3大功能外，还包括变 电站自动化系统的维护功能，即系统组态、通信管理和软件管理等功能。采用变电站自动化系统可以把原本分隔的控制、保护、监视、通信和 测量等装置以合适的形式进行集成，由少量多功能智能电子设备 (Intelligent Electronic Device, IED)组成自动化系统，通过站内的 通信网络实现信息共享，可使信号电缆大为减少，系统结构简化。这样既 提高了系统的经济性，又改善了可靠性。因此，变电站集成和自动化已成 为电力行业降低安装、维护和运行成本的有效途径。在变电站自动化系统集成过程中面临的最大障碍是不同厂家的IED， 甚至同一厂家不同型号的IED所采用的通信协议和用户界面的不相同，因 而难以实现无缝集成和互操作。因为需要额外的硬件(如规约转换器)和 软件来实现IED互联，还要对用户进行培训，这在很大程度上削弱了变电 站实现自动化的优点和意义。因此变电站自动化系统在实现功能之外，还 应具备互^喿作性、可扩展性和高可靠性等性能。这在以往系统分析和设计 过程中通常是被忽视的。互操作性，即同一厂家或不同厂家的多个IED要具有交换信息并使用 这些信息进行协同操作的能力。设备的互操作性可以最大限度地保护用户 原来的软硬件投资，实现不同厂家产品集成。可扩展性，这就要求系统在设计时，软件系统和硬件系统都尽可能釆3用模块化设计方法，方便未来的系统扩展，同时要求通信接口标准化，系 统具有开放性。高可靠性，系统应具有冗余结构，特别是作为系统数据通道的通信系 统和人机界面的监控主站应具有互相独立的冗余配置。在故障情况下，冗 余的通信系统和监控主站应该可以在系统不停止工作的情况下进行热切 换，以保证系统执行相应的保护和自动控制任务。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，而提供一种基于CPCI总线 的嵌入式子站，它具有互操作性、可扩展性、高可靠性的优点。实现上述目的的技术方案是 一种基于CPCI总线的嵌入式子站，其 中，包括CPCI总线、连接在CPCI总线上的主控模块、以太网通信模块、 串口通信模块以及GPS时钟对时模块，所述的主控模块还分别与人机接 口模块、数据存储器、以太网控制器以及串口通信收发器相连，所述的 以太网通信模块、串口通信模块以及GPS时钟对时模块均包含有一与 CPCI总线进行通讯的PC I从设备控制器，其中所述的主控制器负责所有事务的处理、数据分析，监控以太网通信模 块和串口通信模块的中断通知，回应命令，读取以太网通信才莫块、串口通信模块以及GPS时钟对时模块中存储的数据，并且进行数据的存储；所述的以太网通信才莫块与以太网相连，同以太网上的设备进行通讯以获取数据，将数据存储于PCI从设备控制器上；所述的串口通信模块与所述的串行通信口相连以获取数据，将数据存储于PCI从设备控制器上；所述的GPS时钟对时模块接收IRIG-B时钟信号，并对该时钟信号进行解码为二进制数据；所述的以太网控制器接受来自以太网的数据；所述的串口通信收发器接受来自串行通信口上的数据；所述的PCI从设备控制器分别将以太网通信模块、串口通信模块以及GPS时钟对时模块中数据存储于对应的地址内存中，并通过PCI中断告知主控模块已经接收到上送过来的信息。上述的基于CPCI总线的嵌入式子站，其中，所述的CPCI总线为33MHz、 32位的CPCI总线。上述的基于CPCI总线的嵌入式子站，其中，所述的串行通信口包 括RS232 口或RS485 口 。本专利技术的有益效果是本专利技术能够完成装置接入、规约转换、数据的 规范化和转发等，实现对二次装置的监视、控制与管理，采用这种模块化 的设计，使得系统具有可扩展性，可以根据客户的需要添加相应模块，为 系统实现高可靠性提供了可能，而且这种模块化的设计方法可以随技术的 发展而更换相应模块，最大限度地保护了用户已有的投资，迅速实现产品 的升级换代。本专利技术的应用领域广，应用于变电站中，对新一代变电站通 讯标准61850进行研究并在嵌入式子站中可以实现以满足未来符合61850 通讯标准的新一代二次装置的信息采集。附图说明图1是本专利技术的基于CPCI总线的嵌入式子站的结构示意图2是本专利技术应用于信息分层的变电站自动化系统的结构示意图。具体实施例方式下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。请参阅图1,图中示出了本专利技术的一种基于CPCI总线的嵌入式子 站，包括CPCI (紧凑型PCI )总线1、连接在CPCI总线上的主控模块2、 以太网通信模块3、串口通信模块4以及GPS (全球定位系统)时钟对 时模块5，主控模块2还分别与人机接口模块6、数据存储器7、以太 网控制器8以及串口通信收发器9相连，以太网通信模块3、串口通信 模块4以及GPS时钟对时模块5均包含有一与CPCI总线1进行通讯的 PCI (外设组件互连标准)从设备控制器10,其中主控制器2负责所有事务的处理、数据分析，监控以太网通信模块3 和串口通信才莫块4的中断通知，回应命令，读取以太网通4言才莫块3、串口5通信模块4以及GPS时钟对时模块5中存储的数据，并且进行数据的存 储；以太网通信模块3与相连，同以太网上的设备进行通讯以获取数 据，将数据存储于PCI从设备控制器10上；串口通信模块4与串行通信口相连以获取数据，将数据存储于PCI 从设备控制器IO上；GPS时钟对时模块5接收IRIG-B时钟信号，并对该时钟信号进行 解码为二进制数据；以太网控制器8接受来自以太网的数据；串口通信收发器9接受来自串行通信口上的数据；PCI从设备控制器10分别将以太网通信模块3、串口通信模块4 以及GPS时钟对时模块5中数据存储于对应的地址内存中，并通过PCI 中断告知主控模块2已经接收到上送过来的信息。由于CPCI总线1的可扩展性，可以根据通信节点数量确定增加或 减少通信模块数量，或者根据具体配置增加其他类型通信模块，有CAN 总线通信模块、LON网络通信模块、光纤通信模块等。本专利技术中，CPCI总线1为33MHz、 32位的CPCI总线，CPCI总线 系统(图中未示出)全自动管理总线上的卡件，分配卡件地址、中断等 资源，无须另外设计软件，串行通信口包括RS232 口或RS485 口 。工作原理串行数据上送接收处理方法串行数据上送有两个路径，从串口 通信收发器9接收过来的数据直接送给主控模块2;串口通信模块4接 收串行数据送给模块上的PCI从设备控制器10, PCI从设备控制器10 并不对这些数据进行处理，仅是一种转发机制，将数据存放于本模块对 应的地址内存中，并通过PCI中断告知主控模块2已经接收到上送过来 IK 信息，主控模块2响应中断，系统由中断号辨别是哪个通信模块发出 的中断，读取此通信模块对应地址中的数据。网络数据上送接收处理方法网络数据上送有两个路径，从太网 控制器8接收过来的数据直接送给主控模块2;以太网通信模块3与以太网通信的数据送给模块上的PCI从设备控制器10, PCI从设备控制器 10并不对这些数据进行处理，仅是一种转发机制，将数据存放于本模 块对应的地址内存中，并通过PCI中断告知本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＣＰＣＩ总线的嵌入式子站，其特征在于，包括ＣＰＣＩ总线、连接在ＣＰＣＩ总线上的主控模块、以太网通信模块、串口通信模块以及ＧＰＳ时钟对时模块，所述的主控模块还分别与人机接口模块、数据存储器、以太网控制器以及串口通信收发器相连，所述的以太网通信模块、串口通信模块以及ＧＰＳ时钟对时模块均包含有一与ＣＰＣＩ总线进行通讯的ＰＣＩ从设备控制器，其中：　所述的主控制器负责所有事务的处理、数据分析，监控以太网通信模块和串口通信模块的中断通知，回应命令，读取以太网通信模块、串口通 信模块以及ＧＰＳ时钟对时模块中存储的数据，并且进行数据的存储；　所述的以太网通信模块与以太网相连，同以太网上的设备进行通讯以获取数据，将数据存储于ＰＣＩ从设备控制器上；　所述的串口通信模块与所述的串行通信口相连以获取数据，将数据 存储于ＰＣＩ从设备控制器上；　所述的ＧＰＳ时钟对时模块接收ＩＲＩＧ－Ｂ时钟信号，并对该时钟信号进行解码为二进制数据；　所述的以太网控制器接受来自以太网的数据；　所述的串口通信收发器接受来自串行通信口上的数据；　所述的 ＰＣＩ从设备控制器分别将以太网通信模块、串口通信模块以及ＧＰＳ时钟对时模块中数据存储于对应的地址内存中，并通过ＰＣＩ中断告知主控模块已经接收到上送过来的信息。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹袖，程丹明，胡为进，李超群，王建林，王忠民，吴蓉，章启明，
申请(专利权)人：上海久隆电力科技有限公司，上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]