专利名称：基于opc的嵌入式pi数据采集装置的制作方法
技术领域：
基于OPC的嵌入式PI数据采集装置
技术领域：
本实用新型涉及电力系统设备，用来实现各种智能电子设备正D (Intelligent Electronic Device)的数据采集、规约转换和传输，提供基于VxWorks的OPC Server (OLE for Process Control,过程控制中的对象链接与嵌入技术，OLE即对 象链接与嵌入Object Linking and Embedding)和OPC Client接口将数据接入设备 信息(PI)数据库，并满足电力二次安全防护体系的要求。背景技术：
目前，在电力系统中，PI实时/历史数据库管理系统正在逐步推广和应用， 将PI实时/历史数据库系统与其它系统(包括SCADA/EMS、变电站自动化系统、 电能量采集系统、配变监测系统、负荷控制系统、变电站设备在线监测系统等) 进行集成，实现统一的实时数据管理平台。
电力系统传统的数据采集系统都采用终端/前置/服务器模式，数据采集装置 (即终端)所发出的数据并不能直接为服务器数据库所用，必须在两者之间加设 通讯前置^l进行数据转换，结构比较复杂，增加的中间通信环节会降低了数据传 输的可靠性。
实用新型内容
为了克服现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型提供一种基于OPC的嵌 入式PI数据釆集装置，用以采集、处理正D设备的数据，通过OPC接口将数据 直接接入PI数据库，提高系统的可靠性。
为此，本实用新型采用以下技术方案基于OPC的嵌入式PI数据采集装置， 其特征在于它包括对数据进行采集和转发的若干采集板和对采集板所采集到的 数据进行处理的管理板，所述的管理板上设有嵌入式实时VxWorks操作系统模 块和基于VxWorks的OPC接口，所述的管理板连有人机交互模块，所述的采集 装置还包括给上述的采集板、管理板进行供电的双电源模块。采集板用以完成对 正D的通信、数据采集、规约解析与转发，管理板块主要实现正D的数据服务层 功能，包括数据处理、规约转换、人机界面管理、上行通信处理等高级功能人机 交互模块便于在当地获取终端参数、系统参数的设置情况及设备的运行状态等信 息并进行设置修改，操作维护方便。基于VxWorks的OPC接口所发出的数据能直接为数据库所用，使用时将其直接连接服务器即可，去除了通信前置机，简化 了传输环节，有利于提高系统的可靠性。
作为对上述技术方案的完善和补充，本实用新型进一步釆用如下技术措施
所述的采集板和管理板上分别设有物理隔离通道。各个采集板之间相互独立 釆集信息，并且只能把采集到的信息单向转发给管理板进行处理。物理隔离通道 从物理上限制了数据只能单向传输，保证了系统的安全性。本实用新型的采集板 与正D子系统进行信息交互后能取得完整、准确的数据信息，从而保证了PI数 据库数据的可靠性。
各个采集板与管理板通过独立的单向串行总线相连。单向串行总线从物理上 保证了数据的单向传输，总线模块为整个装置的各个功能部件提供统一的电气连 接标准，并负责各个部件之间的通讯及数据传输。
所述的釆集板包括通过采集板总线相连的采集板CPU (中央处理器)、采集 板系统存储器、采集板时钟电路和采集板逻辑控制模块，采集板设有两个以太网 接口、六个扩展串口、 一个CAN (控制器局域网)接口和一个GPS (全球定位 系统)秒脉冲对时接口，两个以太网接口、五个扩展串口和一个CAN接口形成 正D装置接入通道， 一个扩展串口则形成物理隔离通道并与管理板相连， 一个 GPS秒脉冲对时接口形成釆集板硬对时通道。
所述的管理板包括通过管理板总线相连的管理板CPU、管理板系统存储器、 管理板时钟电路、管理板逻辑控制模块和电子硬盘,管理板设有三个以太网接口、 十四个扩展串口、 一个CAN接口和一个GPS秒脉冲对时接口，十二个扩展串口 形成物理隔离通道并与采集板相连，三个以太网接口 、两个扩展串口和一个CAN 接口则形成数据上传通道， 一个GPS秒脉冲对时接口形成硬对时通道。电子硬 盘用以提供大容量的储存空间。
双电源模块包括两个釆用冗余设计互为热备用的电源模块。
所述的人机交互模块包括、键盘、USB (通用串行总线)电路和复位电路， 这些设备都与管理板的总线相连。显示器主要显示本地装置的本身参数和现场设 备的信息及其相关运行状态，键盘用以进行本地控制，在必要时实现适当的人工 干预。
装置有一个总复位电路，能复位装置内的管理板和所有采集板；管理板和每个采集板都有一个独立的复位电路，能复位本插件而不影响其它插件。
有益效果本实用新型通过基于VxWorks的OPC接口能将数据直接接入 PI数据库，去除了通信前置机，简化了传输环节，有利于提髙系统的可靠性， 设置单向物理隔离的采集板和管理板，既确保了数据采集的准确性和完整性，又 提高了系统的安全性，使用维护方便。
图1为本实用新型的结构原理示意图。
图2为本实用新型的背板示意图。
图3为本实用新型的人机交互模块面板示意图。
图4为本实用新型管理板原理示意图。
图5为本实用新型采集板原理示意图。
具体实施方式
如图1所示的基于OPC的嵌入式PI数据采集装置，采集板、管理板和电源 模块通过总线模块相连，管理板连有人机交互模块。管理板上设有嵌入式实时 VxWorks操作系统模块和基于VxWorks的OPC接口 ，装置外壳采用6U机箱， 管理模块、采集模块、电源模块都是采用背插式结构，采集装置背板示意图如图 2所示。
管理板包括通过管理板总线相连的管理板CPU、管理板系统存储器、管理 板时钟电路、管理板逻辑控制模块和电子硬盘(图4)，他们通过管理板总线相 连。通用键盘LCD接口用以连接人机交互模块，管理板CPU采用基于X86处 理器的PC104模块，该PC/104模块与PC/104总线相连。管理板设有三个10/100M 以太网接口、十四个扩展串口、 一个CAN接口和一个GPS秒脉冲对时接口，十 二个扩展串口 RS232/485形成物理隔离通道并与采集板相连，三个以太网接口 、 两个扩展串口和一个CAN接口则形成数据上传通道，用以连接远方控制中心， 一个GPS秒脉冲对时接口形成硬对时通道，VxWorks操作系统模块可存放于存 储器内，并将其中的一个以太网接口改造成OPC接口。
采集板包括通过采集板总线相连的采集板CPU、采集板系统存储器、采集 板时钟电路和采集板逻辑控制模块(图5)，采集板CPU可采用32位高性能单 片机Coldfire5272。采集板设有两个以10/100M太网接口、六个扩展串口RS232/485、 一^CAN接口和一个GPS秒脉冲对时接口 ，两个以太网接口、五 个扩展串口和一个CAN接口形成正D装置接入通道， 一个扩展串口则形成物理 隔离通道并与管理板相连， 一个GPS秒脉冲对时接口形成釆集板硬对时通道。 管理板的扩展串口只用到接收口，而采集板的扩展串口只用到发送口，数据只能 单向传输。
人机交互模块的面板如图3所示，可包括键盘、显示器、USB电路、复位 电路及指示灯，指示灯包括电源指示灯、运行指示灯、告警指示灯、复位指示灯， 键盘可根据需要设置上、下、左、右、力口、减、确认、退出等键。
电源模块为整个装置提供必要的工作电源。电源输入为DC220V/110V或 AC220V，提供两组DC24V直流电源输出，各电源输出之间相互隔离。电源输 出功率不低于IOOW，电源输出通过总线模块引出。装置采用了双电源设计思路， 具有主备双电源功能，并可在主电源失电时自动投入后备电源，从而保证装置的 正常工作。
权利要求1、基于OPC的嵌入式PI数据采集装置，其特征在于它包括对数据进行采集和转发的若干采集板和对采集板所采集到的数据进行处理的管理板，所述的管理板上设有嵌入式实时VxWorks操作系统模块和基于VxWorks的过程控制中的对象链接与嵌入接口，所述的管理板连有人机交互模块，所述的采集装置还包括给上述的采集板、管理板进行供电的双电源模块。
2、 根据权利要求2所述的基于OPC的嵌入式PI数据采集装置，其特征在 于-所述的采集板和管理板上分别设有物理隔离通道。
3、 根据权利要求2所述的基于OPC的嵌入式PI数据采集装置，其特征在 于所述的各个采集板与管理板通过独立的单向串行总线相连。
4、 根据权利要求3所述的基于OPC的嵌入式PI数据采集装置，其特征在 于所述的采集板包括通过采集板总线相连的采集板中央处理器、采集板系统存 储器、采集板时钟电路和采集板逻辑控制模块，采集板设有两个以太网接口、六 个扩展串口、 一个控制器局域网接口和一个全球定位系统秒脉冲对时接口，两个 以太网接口、五个扩展串口和一个控制器局域网接口形成智能电子设备装置接入 通道， 一个扩展串口则形成物理隔离通道并与管理板相连， 一个全球定位系统秒 脉冲对时接口形成采集板硬对时通道。
5、 根据权利要求3所述的基于OPC的嵌入式PI数据采集装置，其特征在 于所述的管理板包括通过管理板总线相连的管理板中央处理器、管理板系统存储器 管理板时钟电路、管理板逻辑控制模块和电子硬盘，管理板设有三个以太网 接口、十四个扩展串口、 一个控制器局域网接口和一个全球定位系统秒脉冲对时 接口，十二个扩展串口形成物理隔离通道并与采集板相连，三个以太网接口、两 个扩展串口和一个控制器局域网接口则形成数据上传通道， 一个全球定位系统秒 脉冲对时接口形成硬对时通道。
6、 根据权利要求3所述的基于OPC的嵌入式PI数据采集装置，其特征在 于所述的双电源模块包括两个采用冗余设计互为热备用的电源模块。
7、 根据权利要求2所述的基于OPC的嵌入式PI数据采集装置，其特征在 于所述的人机交互模块包括液晶显示器、键盘、通用串行总线电路和复位电路， 这些设备都与管理板的总线相连。
8、 根据权利要求4或5所述的基于OPC的嵌入式PI数据采集装置，其特征在于采集装置包括有一个总复位电路，管理板和每个采集板各设有一个独立 的复位电路。
专利摘要基于OPC的嵌入式PI数据采集装置，涉及电力系统设备。现有技术存在结构比较复杂、可靠性低的缺陷。本实用新型包括对数据进行采集和转发的若干采集板和对采集板所采集到的数据进行处理的管理板，所述的管理板上设有嵌入式实时VxWorks操作系统模块和基于VxWorks的OPC接口，所述的管理板连有人机交互模块，所述的采集装置还包括给上述的采集板、管理板进行供电的双电源模块。去除了通信前置机，简化了传输环节，有利于提高系统的可靠性，设置单向物理隔离的采集板和管理板，既确保了数据采集的准确性和完整性，又提高了系统的安全性，使用维护方便。
文档编号G08C19/00GK201311705SQ200820082628
公开日2009年9月16日 申请日期2008年1月18日 优先权日2008年1月18日
发明者汤东亮, 祥 沈, 沈水明, 金乃正, 良 陈, 黄春光 申请人:绍兴电力局