基于双核的电力电子装置EtherCAT通讯管理装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于双核的电力电子装置EtherCAT通讯管理装置。该通讯管理装置包括集成在八层印刷电路板上的CPU、CPLD、SPIFLASH存储器、DDR存储器、SRAM存储器、FRAM存储器、EtherCAT总线接口模块、IEC61850总线接口模块、RS232调试接口模块、LCD触摸屏模块、光入光出模块、16路开关量输入输出模块。该通讯管理装置不仅具有实时性好、抗干扰能力强等优点，而且具备易操作性，灵活性，应用范围覆盖所有的基于EtherCAT总线的电力电子装置。

【技术实现步骤摘要】
基于双核的电力电子装置EtherCAT通讯管理装置
本专利技术属于电力电子装置领域，具体涉及基于双核的电力电子装置EtherCAT通讯管理装置。
技术介绍
电力电子装置是由各类电力电子电路组成的装置，用于大功率电能的变换和控制。电力电子装置控制系统一般包括控制部分，保护部分，录波部分，数据采集部分，阀组部分等组成，各部分组成控制系统需要一种可靠的通讯总线进行数据交换。目前用于该领域的总线有SPI总线，CAN总线，RS485总线及各种工业以太网总线。随着电力电子装置在中高压上的应用，电压不断提高，·容量不断加大，由于受目前开关器件电压电流水平的限制， 设计高电压大容量的电力电子装置需要将多个阀组模块级联才能满足要求，这样系统变的越来越复杂，通信从站数大量增加，控制量增多，需要传输的数据大量增加，而电力电子装置的控制周期很短，并且要求各从站之间有时钟同步，为达到良好的控制效果，需要一种快速实时总线在各模块间进行数据交换。EtherCAT是一种实时工业以太网总线，此种总线通讯速率高，可接从站数量多，数据吞吐量大，各从站间可以实现同步。用于电力电子装置的 EtherCAT总线的快速实时运行需要一种通讯管理装置实时的对EtherCAT总线网络进行配置管理，运行管理，基于以上特点，提出了一种基于双核的电力电子装置EtherCAT通讯管理装置。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出一种实时性好，可靠性高的电力电子装置 EtherCAT通讯管理装置，其可以用于各种基于EtherCAT总线的电力电子装置的通讯管理， 对各个分布式的从站进行网络初始化，网络配置，组织发送报文及网络故障诊断本专利技术提供的一种基于双核的电力电子装置EtherCAT通讯管理装置，其改进之处在于，所述装置包括控制模块和外围设备；所述外围设备包括SPI FLASH存储模块、SRAM存储模块、DDR存储模块、FRAM存储模块、EtherCAT总线接口模块、IEC61850总线接口模块、RS232调试接口模块、IXD触摸屏模块、光入光出模块和开入开出模块；所述SPIFLASH存储模块、SRAM存储模块、DDR存储模块、FRAM存储模块、EtherCAT总线接口模块、IEC61850总线接口模块、RS232调试接口模块和LCD触摸屏模块分别与所述双核处理器连接；所述光入光出模块和开入开出模块分别与所述CPLD连接；控制模块通过控制外围设备，用于实现电力电子装置的EtherCAT总线的通讯管理，以及基于EtherCAT总线的电力电子装置与IEC61850总线装置的信息交换。。在配置模式下，控制模块通过发送EtherCAT配置报文，解析EtherCAT网络连接拓扑结构，根据拓扑结构计算EtherCAT各从站之间的传输延时，并根据传输延时对各从站的同步时钟进行校时，对各从站同步时钟周期及脉宽进行设置。控制模块通过人机交互接口得到配置信息，根据配置信息组织报文，对分布式的各个从站进行站名烧写，对各个从站间的数据传输关系及传输字节数量进行设置，对各个从站接收发送数据的地址进行设置。在运行模式下，控制模块接到发车信号后，组织EtherCAT数据传输报文，用于采集单元，控制保护单元，录波单元，分布式阀组单元之间通信，将采集单元的数据送到控制保护单元进行分析计算，将计算出的控制量及时下发给各分布式阀组单元，将阀组单元的状态信息及时反馈给控制保护单元，并将所有的数据传送给录波单元进行存储以便进行故障分析。控制模块还定时计算各从站间传输延时，实时补偿同步时钟零漂，从而保证同步时钟的精度，从而使所有分布式阀组单元PWM调制精确同步。控制模块定时发送故障检测报文，实时监测各从站是否有通信故障，及时进行故障定位及保护处理。控制模块通过IEC61850总线接口模块与其他符合IEC61850通讯规约的装置互联，将本装置的运行参数及运行状态传至其他装置，并接收其他装置的控制信息，从而实现的EtherCAT总线装置与IEC61850总线装置的信息交换。其中，所述控制模块包括双核处理器和CPLD ;所述双核处理器集成在一块芯片上，通过数据线和所述CPLD连接。其中，所述双核处理器采用DSP内核和ARM内核双核集成；所述DSP内核和ARM内核之间通过DSPLINK进行通信，实现DSP与ARM之间的信息共享，协调工作；所述DSP内核用于处理接收报文，组织发送报文及网络故障诊断；所述ARM内核用于人机交互，图形化配置，设置网络配置信息，显示网络运行状态并上报SOE信息，以及与其他IEC61850总线装置之间的通讯处理。其中，CPLD用于开关量及光入光出量的转接，负责调整报文发送的时序及所有芯片的逻辑地址译码。其中，所述SPIFLASH存储模块用于存储所述DSP内核和所述ARM内核的应用程序。 其中，所述SRAM存储模块用于存储所述DSP内核的运行数据。其中，所述DDR存储模块用于存储ARM运行数据。其中，所述FRAM存储模块用于存储网络配置信息。其中，所述EtherCAT总线接口模块用于与其他从站连接组网。其中，所述IEC61850总线接口模块用于与其他符合IEC61850通讯规约的装置互联。其中，所述RS232调试接口模块用于系统运行信息输出。其中，所述IXD触摸屏模块用于提供人机交互界面。其中，所述光入光出模块和开入开出模块用于该装置与其他装置同步接口。其中，所述SPIFLASH存储模块采用ST公司的64M位大容量FLASH芯片M25P64 ；所述SRAM存储模块采用CYPRESS公司的256K字的静态缓存芯片CY71041V33 ；所述DDR存储模块采用MICRON公司的512M位的双倍速率同步动态随机存储芯片 MT46H32M16 ；所述FRAM存储模块采用RAMTR0N公司的64K位的FM24CL64B ；所述EtherCAT总线接口模块采用Beckhoff公司的EtherCAT总线接口芯片ETl 100，该总线接口模块包括三种接口 LVDS接口、MII接口和在MII接口上扩展的光纤接 Π ；所述RS232调试接口模块采用MAXM公司的RS232接口控制芯片MAX232 ；所述IEC61850总线接口模块采用MICREL公司的MAC控制器KSZ8862 ；所述IXD触摸屏模块采用SHARP公司的6. 4寸分辨率为640x480的TFT彩色液晶屏 LQ64D3436 ；所述光入光出模块和开入开出模块用于所述通讯管理装置与其他装置的同步接□。与现有技术比，本专利技术的有益效果为I)该装置功能强大，可用于各种基于EtherCAT总线的电力电子装置的实时通讯管理，可以对星型，环形等各种拓扑结构的网络进行通讯管理。2)该装置CPU为DSP+ARM双核架构，ARM与DSP协同工作，通过DSPLINK进行信息交互，能够快速处理EtherCAT总线的通讯数据,发挥了 EtherCAT总线的速度快及数据吞吐量大的特点，满足了电力电子装置的实时性要求。3)该装置DSP负责实时管理EtherCAT运行，ARM负责网络配置及监控，在 EtherCAT运行时可以在线进行网络配置，而不影响电力电子装置的正常运行。4)该装置采用TFT液晶屏进行网络配置及网络运行状态显示，省去了工控机安装软件做为配置界面，减本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于双核的电力电子装置EtherCAT通讯管理装置，其特征在于，所述装置包括控制模块和外围设备；所述外围设备包括SPI?FLASH存储模块、SRAM存储模块、DDR存储模块、FRAM存储模块、EtherCAT总线接口模块、IEC61850总线接口模块、RS232调试接口模块、LCD触摸屏模块、光入光出模块和开入开出模块；所述SPIFLASH存储模块、SRAM存储模块、DDR存储模块、FRAM存储模块、EtherCAT总线接口模块、IEC61850总线接口模块、RS232调试接口模块和LCD触摸屏模块分别与所述双核处理器连接；所述光入光出模块和开入开出模块分别与所述CPLD连接；控制模块通过控制外围设备，用于实现电力电子装置的EtherCAT总线的通讯管理，以及基于EtherCAT总线的电力电子装置与IEC61850总线装置的信息交换。

【技术特征摘要】
1.基于双核的电力电子装置EtherCAT通讯管理装置，其特征在于，所述装置包括控制模块和外围设备； 所述外围设备包括SPI FLASH存储模块、SRAM存储模块、DDR存储模块、FRAM存储模块、EtherCAT总线接口模块、IEC61850总线接口模块、RS232调试接口模块、IXD触摸屏模块、光入光出模块和开入开出模块；所述SPIFLASH存储模块、SRAM存储模块、DDR存储模块、FRAM存储模块、EtherCAT总线接口模块、IEC61850总线接口模块、RS232调试接口模块和LCD触摸屏模块分别与所述双核处理器连接；所述光入光出模块和开入开出模块分别与所述CPLD连接； 控制模块通过控制外围设备，用于实现电力电子装置的EtherCAT总线的通讯管理，以及基于EtherCAT总线的电力电子装置与IEC61850总线装置的信息交换。2.如权利要求1所述的通讯管理装置，其特征在于，所述控制模块包括双核处理器和CPLD ;所述双核处理器集成在一块芯片上，通过数据线和所述CPLD连接。3.如权利要求2所述的通讯管理装置，其特征在于，所述双核处理器采用DSP内核和ARM内核双核集成；所述DSP内核和ARM内核之间通过DSPLINK进行通信，实现DSP内核与ARM内核之间的信息共享，协调工作； 所述DSP内核用于处理接收报文，组织发送报文及网络故障诊断； 所述ARM内核用于人机交互，图形化配置，设置网络配置信息，显示网络运行状态并上报SOE信息，以及与其他IEC61850总线装置之间的通讯处理。4.如权利要求2所述的通讯管理装置，其特征在于，CPLD用于开关量及光入光出量的转接，负责调整报文发送的时序及所有芯片的逻辑地址译码。5.如权利要求1所述的通讯管理装置，其特征在于，所述SPIFLASH存储模块用于存储所述DSP内核和所述ARA内核的应用程序。6.如权利要求1所述的通讯管理装置，其特征在于，所述SRAM存储模块用于存储所述DSP内核的运行数据。7.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡林海，田振清，蒋晓春，陈国富，梁丽萍，高忠升，赵培建，战玉生，
申请(专利权)人：国网智能电网研究院，辽宁省电力有限公司电力经济技术研究院，国家电网公司，济钢集团有限公司，
类型：发明
国别省市：