李偉

摘 要

本文就目前我國普遍可見的電力自動化系統(tǒng)中通信管理機的實際情況為出發(fā)點，對我國現(xiàn)有的幾種通信管理機的設(shè)計方案進行優(yōu)、缺點的比較，提出一種基于ARM的通信管理機的設(shè)計。為了從根本上實現(xiàn)該通信管理機的目標(biāo)，使用ARM作為其主CPU，以此提高通信管理機的整體技術(shù)水平，確保其安全、可靠性。

【關(guān)鍵詞】ARM 通信管理機 研發(fā)與設(shè)計

通信管理機能夠起到轉(zhuǎn)換協(xié)議的作用，比如說將在下位搜集到的信息通過規(guī)約傳遞到CPU。通過將測控系統(tǒng)智能設(shè)備搜集到的遙信、遙脈等數(shù)據(jù)傳送到通信管理機中，通信管理機再根據(jù)每個監(jiān)控單元提出的不同協(xié)議要求，將數(shù)據(jù)有針對性地發(fā)送到每個監(jiān)控單元中。由此可見，在配電自動化系統(tǒng)中，通信管理機處于一個非常核心的位置。

1 通信管理機的設(shè)計分類

1.1 Unix系統(tǒng)的一體化工控機

它主要就是利用Unix的操作系統(tǒng)，借助其安全、穩(wěn)定的性能來順利完成各種通信功能。此類通信管理機在使用與維護起來非常方便，但是其不足之處就是集成度很高，所有層面的通信工作都被集中在1-2臺管理機上進行，層次顯得很亂，而且加大了在工程實施過程中各個通信任務(wù)之間的相互制約性，加大了相互之間通信的難度，同時在很大程度上降低了管理機的工作效率。除此之外，由于Unix系統(tǒng)內(nèi)核過大，這也就增加了任務(wù)切換的時間。

1.2 RCS9698

作為總控單元，RCS9698能夠起到通信管理機的作用。其硬件是基于486DX4的嵌入式PC與以80296單片機組成的智能通信接口組成，在軟件上使用的是面向?qū)ο蟮哪Ｊ健Ｈ秉c就在于其使用的是VxWoorks嵌入式的多任務(wù)操作系統(tǒng)，因此只可以使用交叉式的開發(fā)模式，進行的所有編輯、調(diào)試等工作只能由后臺主機進行，這樣不僅會額外耗費資金，而且也會為工程的制作與調(diào)試帶來很大的難度。

2 通信管理機的硬件組成

硬件組成既是整個通信管理機的基礎(chǔ)，也是核心部分，其可靠性直接決定著整個產(chǎn)品運行的好壞。

基于ARM的通信管理機設(shè)計中的硬件組成非常豐富，而且具有極強的功能性，其是由電源板與ARM通信管理板結(jié)合而成的。ARM通信管理板作為核心，為整個管理機提供5V的電壓。

2.1 ARM通信管理板

在ARM通信管理板的設(shè)置上，進行了兩個網(wǎng)口、兩個RS232串口以及4個RS485串口的配置。在ARM核心板中，主要包括的是RS485、RS232串口通信電路以及時鐘電路與網(wǎng)口通信電路。預(yù)計在未來的通信接口上，可以實現(xiàn)RS232、RS485與新興工業(yè)長期并存的局面。ARM通信板結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

在這其中，時鐘電路主要起到的作用是提供一個像時鐘一樣的震蕩電路，促使通信管理器的工作更加精準(zhǔn)；穩(wěn)壓電路起到的作用則是提供一個穩(wěn)定的電壓環(huán)境，以此來確保輸出電壓的穩(wěn)定性；其它三個收發(fā)電路則是串口通信，將來自CPU的數(shù)據(jù)字符轉(zhuǎn)換成為連續(xù)的數(shù)據(jù)流傳輸出去，并將接收到的串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成為并行數(shù)據(jù)字符提供給CPU。

2.2 串口通信

在此通信管理機的設(shè)計中都有兩個網(wǎng)口的設(shè)置，分別是RS232與RS485串口，其屬于一種基本的配置，并且其通信規(guī)約庫非常豐富，在任何一個串行口進行配置都可以驅(qū)動生產(chǎn)廠家、類型毫不相同的電力設(shè)備，同時在實現(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的綜合采集后進行處理分析。

這種硬件平臺具有安全、可靠的性能，并且易于集成，支持多種串口的通信，無論是在操作系統(tǒng)還是在應(yīng)用軟件中，其都具有較強的實用性，為開發(fā)更高級的軟件平臺奠定了有力基礎(chǔ)。

3 通信管理機的軟件組成

3.1 軟件功能

此通信管理機的軟件組成中有電力規(guī)約基類、設(shè)備操作平臺與數(shù)據(jù)庫這三個部分。數(shù)據(jù)庫作為整個系統(tǒng)的核心起到儲存數(shù)據(jù)、保護需要轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)信息的作用。電力規(guī)約也各種各樣，接觸規(guī)約通過不同的通信方式將實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_或主站，并接收主站給予的遙控等各種操作信息，再將這些信息傳輸?shù)綄崟r數(shù)據(jù)庫中，通過規(guī)約程序的掃描將其歸于相應(yīng)的設(shè)備中。

3.2 對報文的處理

通過報文實現(xiàn)對硬件接口層與存儲數(shù)據(jù)層之間的信息交換，具有突發(fā)性與異步性的特點，也就是說無論是就硬件驅(qū)動程序還是報文處理程序，兩者都無法預(yù)知報文會產(chǎn)生的時間，而且對于同一信息的操作有不同時間的限制，其處理流程如圖2所示。

首先進行初始化的設(shè)置；系統(tǒng)對報文信息進行確定，判定報文信息的存在與否；如果有報文信息，系統(tǒng)進行對報文的組裝，之后傳輸給目標(biāo)，如果沒有報文信息，系統(tǒng)則自動進入空閑處理；將報文先提取到緩沖區(qū)，如果報文合格則進入下一步的分析處理，如果不合格會涉及到循環(huán)提取，直到報文合格。

這樣的系統(tǒng)設(shè)計體系能夠在很大程度上減少各個系統(tǒng)之間發(fā)生的耦合，有利于系統(tǒng)可靠性與靈活性的提升，在后期便于維修與調(diào)試。

3.3 串口、設(shè)備與規(guī)約的關(guān)系

在此基于ARM的通信管理機中，101規(guī)約主要起到的作用就是實現(xiàn)通信管理板與下位機信息數(shù)據(jù)的搜集與交換，104規(guī)約則是用于通信管理板與上位機的信息交換。也就是說，規(guī)約主要就是用來監(jiān)視端口，并且為其提供信息采集等協(xié)議方式，每個端口與各個具有遙測點的設(shè)備相連，其信息都將下載至ARM板中并為下一步的分析做準(zhǔn)備。

4 結(jié)語

綜上所述，基于ARM通信管理機的設(shè)計，使用ARM作為主CPU，在確保其安全、可靠運行的基礎(chǔ)上節(jié)省了投資成本，其性能與指標(biāo)也達到了國內(nèi)的領(lǐng)先水平，并且切換時間大大縮小，調(diào)試難度也有所降低，可以更好地為生產(chǎn)與運行管理服務(wù)，提高社會效益與經(jīng)濟效益，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻

[1]張建周，柏嵩，陳偉琦.嵌入式高可靠性通信管理機的設(shè)計[J].電力系統(tǒng)自動化，2007（16）.

[2]施慧.基于32位數(shù)字信號處理器和16位同步串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器的配用電監(jiān)控終端設(shè)計[J].電網(wǎng)技術(shù)，2007（21）.

[3]金丹.應(yīng)用新型嵌入式系統(tǒng)設(shè)計電力通信管理機[J].電力自動化設(shè)備，2006（21）.

作者單位

河北省廊坊開發(fā)區(qū)東之喬通信工程有限公司 河北省廊坊市 065000endprint

摘 要

本文就目前我國普遍可見的電力自動化系統(tǒng)中通信管理機的實際情況為出發(fā)點，對我國現(xiàn)有的幾種通信管理機的設(shè)計方案進行優(yōu)、缺點的比較，提出一種基于ARM的通信管理機的設(shè)計。為了從根本上實現(xiàn)該通信管理機的目標(biāo)，使用ARM作為其主CPU，以此提高通信管理機的整體技術(shù)水平，確保其安全、可靠性。

【關(guān)鍵詞】ARM 通信管理機 研發(fā)與設(shè)計

通信管理機能夠起到轉(zhuǎn)換協(xié)議的作用，比如說將在下位搜集到的信息通過規(guī)約傳遞到CPU。通過將測控系統(tǒng)智能設(shè)備搜集到的遙信、遙脈等數(shù)據(jù)傳送到通信管理機中，通信管理機再根據(jù)每個監(jiān)控單元提出的不同協(xié)議要求，將數(shù)據(jù)有針對性地發(fā)送到每個監(jiān)控單元中。由此可見，在配電自動化系統(tǒng)中，通信管理機處于一個非常核心的位置。

1 通信管理機的設(shè)計分類

1.1 Unix系統(tǒng)的一體化工控機

它主要就是利用Unix的操作系統(tǒng)，借助其安全、穩(wěn)定的性能來順利完成各種通信功能。此類通信管理機在使用與維護起來非常方便，但是其不足之處就是集成度很高，所有層面的通信工作都被集中在1-2臺管理機上進行，層次顯得很亂，而且加大了在工程實施過程中各個通信任務(wù)之間的相互制約性，加大了相互之間通信的難度，同時在很大程度上降低了管理機的工作效率。除此之外，由于Unix系統(tǒng)內(nèi)核過大，這也就增加了任務(wù)切換的時間。

1.2 RCS9698

作為總控單元，RCS9698能夠起到通信管理機的作用。其硬件是基于486DX4的嵌入式PC與以80296單片機組成的智能通信接口組成，在軟件上使用的是面向?qū)ο蟮哪Ｊ?。缺點就在于其使用的是VxWoorks嵌入式的多任務(wù)操作系統(tǒng)，因此只可以使用交叉式的開發(fā)模式，進行的所有編輯、調(diào)試等工作只能由后臺主機進行，這樣不僅會額外耗費資金，而且也會為工程的制作與調(diào)試帶來很大的難度。

2 通信管理機的硬件組成

硬件組成既是整個通信管理機的基礎(chǔ)，也是核心部分，其可靠性直接決定著整個產(chǎn)品運行的好壞。

基于ARM的通信管理機設(shè)計中的硬件組成非常豐富，而且具有極強的功能性，其是由電源板與ARM通信管理板結(jié)合而成的。ARM通信管理板作為核心，為整個管理機提供5V的電壓。

2.1 ARM通信管理板

在ARM通信管理板的設(shè)置上，進行了兩個網(wǎng)口、兩個RS232串口以及4個RS485串口的配置。在ARM核心板中，主要包括的是RS485、RS232串口通信電路以及時鐘電路與網(wǎng)口通信電路。預(yù)計在未來的通信接口上，可以實現(xiàn)RS232、RS485與新興工業(yè)長期并存的局面。ARM通信板結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

在這其中，時鐘電路主要起到的作用是提供一個像時鐘一樣的震蕩電路，促使通信管理器的工作更加精準(zhǔn)；穩(wěn)壓電路起到的作用則是提供一個穩(wěn)定的電壓環(huán)境，以此來確保輸出電壓的穩(wěn)定性；其它三個收發(fā)電路則是串口通信，將來自CPU的數(shù)據(jù)字符轉(zhuǎn)換成為連續(xù)的數(shù)據(jù)流傳輸出去，并將接收到的串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成為并行數(shù)據(jù)字符提供給CPU。

2.2 串口通信

在此通信管理機的設(shè)計中都有兩個網(wǎng)口的設(shè)置，分別是RS232與RS485串口，其屬于一種基本的配置，并且其通信規(guī)約庫非常豐富，在任何一個串行口進行配置都可以驅(qū)動生產(chǎn)廠家、類型毫不相同的電力設(shè)備，同時在實現(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的綜合采集后進行處理分析。

這種硬件平臺具有安全、可靠的性能，并且易于集成，支持多種串口的通信，無論是在操作系統(tǒng)還是在應(yīng)用軟件中，其都具有較強的實用性，為開發(fā)更高級的軟件平臺奠定了有力基礎(chǔ)。

3 通信管理機的軟件組成

3.1 軟件功能

此通信管理機的軟件組成中有電力規(guī)約基類、設(shè)備操作平臺與數(shù)據(jù)庫這三個部分。數(shù)據(jù)庫作為整個系統(tǒng)的核心起到儲存數(shù)據(jù)、保護需要轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)信息的作用。電力規(guī)約也各種各樣，接觸規(guī)約通過不同的通信方式將實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_或主站，并接收主站給予的遙控等各種操作信息，再將這些信息傳輸?shù)綄崟r數(shù)據(jù)庫中，通過規(guī)約程序的掃描將其歸于相應(yīng)的設(shè)備中。

3.2 對報文的處理

通過報文實現(xiàn)對硬件接口層與存儲數(shù)據(jù)層之間的信息交換，具有突發(fā)性與異步性的特點，也就是說無論是就硬件驅(qū)動程序還是報文處理程序，兩者都無法預(yù)知報文會產(chǎn)生的時間，而且對于同一信息的操作有不同時間的限制，其處理流程如圖2所示。

首先進行初始化的設(shè)置；系統(tǒng)對報文信息進行確定，判定報文信息的存在與否；如果有報文信息，系統(tǒng)進行對報文的組裝，之后傳輸給目標(biāo)，如果沒有報文信息，系統(tǒng)則自動進入空閑處理；將報文先提取到緩沖區(qū)，如果報文合格則進入下一步的分析處理，如果不合格會涉及到循環(huán)提取，直到報文合格。

這樣的系統(tǒng)設(shè)計體系能夠在很大程度上減少各個系統(tǒng)之間發(fā)生的耦合，有利于系統(tǒng)可靠性與靈活性的提升，在后期便于維修與調(diào)試。

3.3 串口、設(shè)備與規(guī)約的關(guān)系

在此基于ARM的通信管理機中，101規(guī)約主要起到的作用就是實現(xiàn)通信管理板與下位機信息數(shù)據(jù)的搜集與交換，104規(guī)約則是用于通信管理板與上位機的信息交換。也就是說，規(guī)約主要就是用來監(jiān)視端口，并且為其提供信息采集等協(xié)議方式，每個端口與各個具有遙測點的設(shè)備相連，其信息都將下載至ARM板中并為下一步的分析做準(zhǔn)備。

4 結(jié)語

綜上所述，基于ARM通信管理機的設(shè)計，使用ARM作為主CPU，在確保其安全、可靠運行的基礎(chǔ)上節(jié)省了投資成本，其性能與指標(biāo)也達到了國內(nèi)的領(lǐng)先水平，并且切換時間大大縮小，調(diào)試難度也有所降低，可以更好地為生產(chǎn)與運行管理服務(wù)，提高社會效益與經(jīng)濟效益，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻

[1]張建周，柏嵩，陳偉琦.嵌入式高可靠性通信管理機的設(shè)計[J].電力系統(tǒng)自動化，2007（16）.

[2]施慧.基于32位數(shù)字信號處理器和16位同步串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器的配用電監(jiān)控終端設(shè)計[J].電網(wǎng)技術(shù)，2007（21）.

[3]金丹.應(yīng)用新型嵌入式系統(tǒng)設(shè)計電力通信管理機[J].電力自動化設(shè)備，2006（21）.

作者單位

河北省廊坊開發(fā)區(qū)東之喬通信工程有限公司 河北省廊坊市 065000endprint

摘 要

本文就目前我國普遍可見的電力自動化系統(tǒng)中通信管理機的實際情況為出發(fā)點，對我國現(xiàn)有的幾種通信管理機的設(shè)計方案進行優(yōu)、缺點的比較，提出一種基于ARM的通信管理機的設(shè)計。為了從根本上實現(xiàn)該通信管理機的目標(biāo)，使用ARM作為其主CPU，以此提高通信管理機的整體技術(shù)水平，確保其安全、可靠性。

【關(guān)鍵詞】ARM 通信管理機 研發(fā)與設(shè)計

通信管理機能夠起到轉(zhuǎn)換協(xié)議的作用，比如說將在下位搜集到的信息通過規(guī)約傳遞到CPU。通過將測控系統(tǒng)智能設(shè)備搜集到的遙信、遙脈等數(shù)據(jù)傳送到通信管理機中，通信管理機再根據(jù)每個監(jiān)控單元提出的不同協(xié)議要求，將數(shù)據(jù)有針對性地發(fā)送到每個監(jiān)控單元中。由此可見，在配電自動化系統(tǒng)中，通信管理機處于一個非常核心的位置。

1 通信管理機的設(shè)計分類

1.1 Unix系統(tǒng)的一體化工控機

它主要就是利用Unix的操作系統(tǒng)，借助其安全、穩(wěn)定的性能來順利完成各種通信功能。此類通信管理機在使用與維護起來非常方便，但是其不足之處就是集成度很高，所有層面的通信工作都被集中在1-2臺管理機上進行，層次顯得很亂，而且加大了在工程實施過程中各個通信任務(wù)之間的相互制約性，加大了相互之間通信的難度，同時在很大程度上降低了管理機的工作效率。除此之外，由于Unix系統(tǒng)內(nèi)核過大，這也就增加了任務(wù)切換的時間。

1.2 RCS9698

作為總控單元，RCS9698能夠起到通信管理機的作用。其硬件是基于486DX4的嵌入式PC與以80296單片機組成的智能通信接口組成，在軟件上使用的是面向?qū)ο蟮哪Ｊ?。缺點就在于其使用的是VxWoorks嵌入式的多任務(wù)操作系統(tǒng)，因此只可以使用交叉式的開發(fā)模式，進行的所有編輯、調(diào)試等工作只能由后臺主機進行，這樣不僅會額外耗費資金，而且也會為工程的制作與調(diào)試帶來很大的難度。

2 通信管理機的硬件組成

硬件組成既是整個通信管理機的基礎(chǔ)，也是核心部分，其可靠性直接決定著整個產(chǎn)品運行的好壞。

基于ARM的通信管理機設(shè)計中的硬件組成非常豐富，而且具有極強的功能性，其是由電源板與ARM通信管理板結(jié)合而成的。ARM通信管理板作為核心，為整個管理機提供5V的電壓。

2.1 ARM通信管理板

在ARM通信管理板的設(shè)置上，進行了兩個網(wǎng)口、兩個RS232串口以及4個RS485串口的配置。在ARM核心板中，主要包括的是RS485、RS232串口通信電路以及時鐘電路與網(wǎng)口通信電路。預(yù)計在未來的通信接口上，可以實現(xiàn)RS232、RS485與新興工業(yè)長期并存的局面。ARM通信板結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

在這其中，時鐘電路主要起到的作用是提供一個像時鐘一樣的震蕩電路，促使通信管理器的工作更加精準(zhǔn)；穩(wěn)壓電路起到的作用則是提供一個穩(wěn)定的電壓環(huán)境，以此來確保輸出電壓的穩(wěn)定性；其它三個收發(fā)電路則是串口通信，將來自CPU的數(shù)據(jù)字符轉(zhuǎn)換成為連續(xù)的數(shù)據(jù)流傳輸出去，并將接收到的串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成為并行數(shù)據(jù)字符提供給CPU。

2.2 串口通信

在此通信管理機的設(shè)計中都有兩個網(wǎng)口的設(shè)置，分別是RS232與RS485串口，其屬于一種基本的配置，并且其通信規(guī)約庫非常豐富，在任何一個串行口進行配置都可以驅(qū)動生產(chǎn)廠家、類型毫不相同的電力設(shè)備，同時在實現(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的綜合采集后進行處理分析。

這種硬件平臺具有安全、可靠的性能，并且易于集成，支持多種串口的通信，無論是在操作系統(tǒng)還是在應(yīng)用軟件中，其都具有較強的實用性，為開發(fā)更高級的軟件平臺奠定了有力基礎(chǔ)。

3 通信管理機的軟件組成

3.1 軟件功能

此通信管理機的軟件組成中有電力規(guī)約基類、設(shè)備操作平臺與數(shù)據(jù)庫這三個部分。數(shù)據(jù)庫作為整個系統(tǒng)的核心起到儲存數(shù)據(jù)、保護需要轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)信息的作用。電力規(guī)約也各種各樣，接觸規(guī)約通過不同的通信方式將實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_或主站，并接收主站給予的遙控等各種操作信息，再將這些信息傳輸?shù)綄崟r數(shù)據(jù)庫中，通過規(guī)約程序的掃描將其歸于相應(yīng)的設(shè)備中。

3.2 對報文的處理

通過報文實現(xiàn)對硬件接口層與存儲數(shù)據(jù)層之間的信息交換，具有突發(fā)性與異步性的特點，也就是說無論是就硬件驅(qū)動程序還是報文處理程序，兩者都無法預(yù)知報文會產(chǎn)生的時間，而且對于同一信息的操作有不同時間的限制，其處理流程如圖2所示。

首先進行初始化的設(shè)置；系統(tǒng)對報文信息進行確定，判定報文信息的存在與否；如果有報文信息，系統(tǒng)進行對報文的組裝，之后傳輸給目標(biāo)，如果沒有報文信息，系統(tǒng)則自動進入空閑處理；將報文先提取到緩沖區(qū)，如果報文合格則進入下一步的分析處理，如果不合格會涉及到循環(huán)提取，直到報文合格。

這樣的系統(tǒng)設(shè)計體系能夠在很大程度上減少各個系統(tǒng)之間發(fā)生的耦合，有利于系統(tǒng)可靠性與靈活性的提升，在后期便于維修與調(diào)試。

3.3 串口、設(shè)備與規(guī)約的關(guān)系

在此基于ARM的通信管理機中，101規(guī)約主要起到的作用就是實現(xiàn)通信管理板與下位機信息數(shù)據(jù)的搜集與交換，104規(guī)約則是用于通信管理板與上位機的信息交換。也就是說，規(guī)約主要就是用來監(jiān)視端口，并且為其提供信息采集等協(xié)議方式，每個端口與各個具有遙測點的設(shè)備相連，其信息都將下載至ARM板中并為下一步的分析做準(zhǔn)備。

4 結(jié)語

綜上所述，基于ARM通信管理機的設(shè)計，使用ARM作為主CPU，在確保其安全、可靠運行的基礎(chǔ)上節(jié)省了投資成本，其性能與指標(biāo)也達到了國內(nèi)的領(lǐng)先水平，并且切換時間大大縮小，調(diào)試難度也有所降低，可以更好地為生產(chǎn)與運行管理服務(wù)，提高社會效益與經(jīng)濟效益，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻

[1]張建周，柏嵩，陳偉琦.嵌入式高可靠性通信管理機的設(shè)計[J].電力系統(tǒng)自動化，2007（16）.

[2]施慧.基于32位數(shù)字信號處理器和16位同步串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器的配用電監(jiān)控終端設(shè)計[J].電網(wǎng)技術(shù)，2007（21）.

[3]金丹.應(yīng)用新型嵌入式系統(tǒng)設(shè)計電力通信管理機[J].電力自動化設(shè)備，2006（21）.

作者單位

河北省廊坊開發(fā)區(qū)東之喬通信工程有限公司 河北省廊坊市 065000endprint