专利名称：通讯管理机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工厂自动化中现场前置层智能保护测控单元与后台监控机之间进行数据交换的通讯管理核心单元，属通讯技术领域。
背景技术：
随着大型厂矿企业自动化控制水平的不断发展，生产现场的智能终端设备越来越多，通讯组网非常复杂，由于生产现场环境恶劣，为保证可靠性多采用低速串行通讯，因此智能终端设备较多时通讯速度得不到保障，信息传输甚至超过分钟级。因此，在工厂自动化系统中，如何将现场前置层的智能装置的模拟量和数字量采集到监控系统中，以及如何实现监控命令的转发成为提高工厂自动化系统控制水平的一个关键而亟待解决的问题。发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足、提供一种能快速地把现场前置层智能保护测控单元的数据上送上位机监控,并将后台监控机下达的命令转发给现场智能终端保护测控单元的通讯管理机。
本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的
一种通讯管理机，由两个处理器、八路结构相同的串口电路和以太网控制器芯片U1组成，
两个处理器均采用Rabbit3000，每个处理器的四组接收和发送端RX0和TX0、 RX1和TX1、 RX2和TX2、 RX3和TX3分别经四个串口电路与四个智能测控保护单元连接，第一处理器CPU1还通过以太网控制器芯片Ul与上位机或DCS通讯;第二处理器CPU2的另一组接收和发送端RX4和TX4分别与第一处理器CPU1的另一组发送和接收端TX4和RX4连接。
上述通讯管理机，所述八路结构相同的串口电路均由485通讯芯片U3组成，所述485通讯芯片U3采用SN65LBC6N174，其A、 B端经通讯端口与智能测控保护单元连接，R、 D端分别经一个光电隔离器与处理器相应的接收、发送端连接。
上述通讯管理机，增设一个与第二处理器CPU2连接的以太网控制器芯片U2。本实用新型通过八路相同的串口电路与各种智能测控保护单元进行通信，采集各种遥
3测、遥信数据，并向智能测控保护单元发送各种控制操作命令，并通过以太网专用芯片与上位机进行高速数据传输；采用两个处理器是为了扩充串行通讯口，以太网口也设置两个，其中一个以太网口用来与上位机通讯，另一个用作本系统的数据维护；处理器与智能测控保护单元之间设置光电隔离器可对处理器进行保护。本实用新型能快速地把现场前置层智能保护测控单元的数据上送上位机和DCS，并将DCS或上位机下达的命令转发给保护测控单元,大大提高了电厂电气自动化系统的控制水平。以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
图l是本实用新型的电原理图2是软件流程图。
图中各标号为A-l A-8、串口电路；CPU1、 CPU2、处理器；Ul、 U2、以太网控制器芯片；U3、 485通讯芯片；U4、 U5、光电隔离器；R1 R4、电阻。
具体实施方式
本实用新型是针对电厂电气自动化系统(ECS)中通讯管理层而开发的通讯管理核心单元，它一方面负责把现场前置层智能保护测控单元的数据整理汇总，再将这些信息上送上位机和DCS (即集散控制系统，g叩CS-Distributed Control System)完成遥信遥测，另一方面接收DCS或上位机下达的命令并转发给现场前置层智能保护测控单元,完成对现场前置层智能保护测控单元的遥控。
参看图l，与传统的通讯管理机相比，本实用新型的硬件部分使用了以太网专用芯片RTL8019AS,实现了与上位机的高速数据传输，八路相同的串口电路只画出了一路(A-1)，其他几路与此相同，图中的R1、 R4为限流电阻，R2、 R3为上拉电阻，此电路是标准串行通信口，均使用光电隔离进行保护，可实现所有同步、异步通信传输(采用同步方式时可支持HDLC/SDLC协议)，通信波特率可达到300K以上，主要用于与各种智能测控保护单元通信，采集各种遥测、遥信数据，并进行各种控制操作。
数据处理和以太网电路由相同的两部分电路组成，这是为了扩充串行通讯口， 一部分电路包括4个串行通讯口， 一个以太网口，两部分电路共八个串行通讯口；两个以太网口，其中一个以太网口U1用来与上位机通讯，另一个以太网口U2与本地计算机相连，用作本系统的数据维护。两个相同的电路之间通过串口进行数据交换，CPU1的TXD4和CPU2的RXD4相连，CPU1的RXD4和CPU2的TXD4相连，该电路主要是处理从串口接收的数据，把处理后的数据经网口发 送到上位机，并把从网口接收的数据处理后发送到串口，两个处理器芯片用rabbit3000八 位CPU,对于嵌入式系统来说，Rabbit3000甚至超过了大部分的16位和一些32位微处理器，但 是又不失8位架构的效率和灵活。Rabbit3000运行速度更快，主频最大55.5MHz，代码紧凑的 软件可直接访问1MB代码的数据空间。通常工作在3. 3V(可承受5VI/0输入)，Rabbit3000还支 持6个串口 (包含红外串口)、 56个1/0口、正交解码器、脉宽调制输出、脉冲捕捉和测量。还 包括带后备电池的实时时钟,无缝集成内存和I/0接口，极低的功耗模式，四级中断优先权， 允许快速响应实时事件。紧凑的指令集和高速主频使Rabbit3000有更快的数字逻辑和I/0性 能。
对上位机通讯用RTL8019AS， RTL8019AS是由台湾Realtek公司生产的以太网控制器芯 片。它是一款高度集成的以太网芯片，能简单的实现Plug and Play并兼容NE2000掉电等特 性。它具有三种等级的掉电模式，在全双工模式下，如果连接到一个同样是全双工的交换机 或集线器就可实现同时接收和发送，这个特性虽然不能把传输速率从10Mbps提高到20Mbps， 但是在执行以太网CSMA/CD协议时可以避免更多的冲突发生。 工作原理
通讯管理机的处理器(CPU1、 CPU2)通过发送端(TX0 TX3)和接收端(RXO RX 3)， 经RS485器件U4、 U5 (SN65LBC6N174)和光电隔离器件U4、 U5 (TLP113)采集并处理来自前 置层智能测控保护单元的各种遥测、遥信等信息，存放于实时数据库中。并把存放于实时数 据库中的遥测、遥信等数据按照要求的通信规约经以太网芯片U1、 U2 (RTL8019AS)的发送 端(TX1+，TX1-)发往监控后台计算机，并可经以太网芯片U1、 U2 (RTL8019AS)的接收端 (RXl+， RXl-)接收后台监控系统计算机的各种操作命令对前置层智能测控保护单元完成指定 的操作，
图1的网络接口 U 2用作本系统的数据维护。
本实用新型硬件部分采用了 RTL8019AS专用以太网芯片，实现了通讯管理机与上位机 的高速数据传输，串口部分采用了光电隔离保护电路，再加上完全的嵌入式单片机技术方案， 其小巧灵活性、可靠性、抗干扰能力、抗病毒能力、抗恶劣环境能力，是基于PC机的方案 所无法比拟的。
权利要求1、一种通讯管理机，其特征是，它由两个处理器、八路结构相同的串口电路和以太网控制器芯片(U1)组成，两个处理器均采用Rabbit3000，每个处理器的四组接收和发送端RX0和TX0、RX1和TX1、RX2和TX2、RX3和TX3分别经四个串口电路与四个智能测控保护单元连接，第一处理器(CPU1)还通过以太网控制器芯片(U1)与上位机或DCS通讯；第二处理器(CPU2)的另一组接收和发送端RX4和TX4分别与第一处理器(CPU1)的另一组发送和接收端TX4和RX4连接。
2、 根据权利要求l所述通讯管理机，其特征是，所述八路结构相同的串口电路均由485 通讯芯片(U3)组成，所述485通讯芯片(U3)采用SN65LBC6N174，其A、 B端经通讯端口与 智能测控保护单元连接，R、 D端分别经一个光电隔离器与处理器相应的接收、发送端连接。
3、 根据权利要求1或2所述通讯管理机，其特征是，增设一个与第二处理器(CPU2)连 接的以太网控制器芯片(U2)。
专利摘要一种通讯管理机，用于解决发电厂现场前置层智能保护测控单元与DCS或上位机的通讯问题，其技术方案是它由两个处理器、八路结构相同的串口电路和以太网控制器芯片组成，两个处理器均采用Rabbit3000，每个处理器的四组接收和发送端RX0和TX0、RX1和TX1、RX2和TX2、RX3和TX3分别经四个串口电路与四个智能测控保护单元连接，第一处理器还通过以太网控制器芯片与上位机或DCS通讯；第二处理器的另一组接收和发送端RX4和TX4分别与第一处理器的另一组发送和接收端TX4和RX4连接。本实用新型能快速将数据上送或将指令转发给保护测控单元，大大提高了电厂电气自动化系统的控制水平。
文档编号H04L29/08GK201293938SQ20082010646
公开日2009年8月19日 申请日期2008年11月6日 优先权日2008年11月6日
发明者刘坤霞, 刘增辉, 陈占群 申请人:保定市尤耐特电气有限公司