一种高性能通信管理装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种高性能通信管理装置，其特征在于：包括人机交互模块、数据总线模块、电源模块、主CPU模块、CAN总线信号模块、网络通信模块及至少一个串口通信模块，人机交互模块、电源模块、主CPU模块、CAN总线信号模块、网络通信模块及所有串口通信模块均接入数据总线模块。本发明能够有效提高变电站自动化系统的可扩展性，同时本身具有高可靠性，平均无故障运作时间长，液晶屏可以实时查看各设备相关参数，能够同时完成多种通信协议的转换，从而实现通信数据的实时传输，满足了变电站自动化系统的实时性要求。
【专利说明】一种高性能通信管理装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种适用于电力系统测控装置中的高性能的通信管理装置。
【背景技术】
[0002]电力系统各种测控装置是整个系统的直接数据来源，控制终端输出的数据量很大，而且各种设备可能来自不同的厂家，接口类型、通信规约都不相同。而中央监控单元一般也不止一个，有当地监控、远方监控等，不同级别的监控系统需要监视的数据不同、通信规约也不同。这样，通信管理装置在进行协议转换时，要处理的数据就非常复杂。而且随着变电站的改造和科技的发展，现场的智能设备也不是固定不变的，一些老的设备将逐渐被淘汰，而一些采用新规约的设备将会不断地出现。由于现场智能设备的多样性，通信管理装置系统的开放、灵活的配置将利于利用已有的软硬件资源。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供应用于电力系统各种测控装置中的具有足够开放性和灵活
性的通信管理装置。
[0004]为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种高性能通信管理装置，其特征在于:包括人机交互模块、数据总线模块、电源模块、主CPU模块、CAN总线信号模块、网络通信模块及至少一个串口通信模块，人机交互模块、电源模块、主CPU模块、CAN总线信号模块、网络通信模块及所有串口通信模块均接入数据总线模块，其中:
[0005]电源模块经由数据总线模块为人机交互模块、主CPU模块、CAN总线信号模块、网络通信模块及所有串口通信模块提供工作电源；
[0006]CAN总线信号模块、网络通信模块及每个串口通信模块分别与具有相应接口的位于外部的最小系统单元相连；发自最小系统单元的数据经由相应的CAN总线信号模块、网络通信模块或串口通信模块通过数据总线模块传输至主CPU模块进行处理；主CPU模块的反馈数据信号通过数据总线模块经由网络通信模块或串口通信模块反馈回相应的最小系统单元。
[0007]优选地，所述人机交互模块包括IXD显示模块及LED指示模块；IXD显示模块通过排线与所述数据总线模块相连，用于查看相关实时状态并进行相关设置；LED指示模块通过排线与所述数据总线模块相连，用于实时指示CAN总线信号模块、网络通信模块或串口通信模块的数据收发状态。
[0008]优选地，所述数据总线模块采用接插件与所述人机交互模块、数据总线模块、电源模块、主CPU模块、CAN总线信号模块、网络通信模块及串口通信模块相连。
[0009]优选地，所述电源模块包括具有良好EMC能力的EMC模块及AC/DC模块。
[0010]优选地，所述主CPU模块由ARM系列处理芯片及其外围电路组成。
[0011]优选地，所述外围电路包括与所述ARM系列处理芯片相连的Flash芯片、SDRAM芯片、看门狗电路、GPS对时电路、时钟电路及晶振电路。[0012]优选地，所述CAN总线信号模块包括依次串联的第一信号处理电路、第一隔离模块及CAN端口，第一信号处理电路接入所述数据总线模块，CAN端口与外部的具有相同端口的最小系统相连。
[0013]优选地，所述网络通信模块包括依次串联的网络芯片、第二隔离模块及网络接口，网络芯片接入所述数据总线模块，网络接口与外部的具有相同接口的最小系统相连。
[0014]优选地，所述串口通信模块包括依次串联的第二信号处理电路、电平转换电路、第三隔离模块及串口端口，第二信号处理电路接入所述数据总线模块，串口端口与外部的具有相同端口的最小系统相连。
[0015]优选地，所述串口通信模块包含至少4个RS232/RS485/RS422复用接口 ；所述网络通信模块包括至少3个以太网接口，分别为10/100M自适应网口及IOM网口。
[0016]本发明提供的通信管理装置能够准确、高效地将串口通信转化为网络传输，在硬件上和软件上都采用模块化的结构。软件设计采用分时间片实现多任务处理的机制，满足系统的实时性要求。硬件设计基于板卡设计，避免了因芯片及设计系统升级而修改硬件的麻烦，节约了成本并减少了系统升级的工作量，提高了工作效率，使通信管理装置真正实现了系统的开放性和灵活性。
[0017]本发明能够有效提高变电站自动化系统的可扩展性，同时本身具有高可靠性，平均无故障运作时间长，液晶屏可以实时查看各设备相关参数，能够同时完成多种通信协议的转换，从而实现通信数据的实时传输，满足了变电站自动化系统的实时性要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明提供的一种高性能通信管理装置的总体框图；
[0019]图2为本发明提供的一种高性能通信管理装置的局部细化框图。
【具体实施方式】
[0020]为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
[0021]如图1及图2所示，本发明提供了一种高性能通信管理装置，包括人机交互IXD显示模块9、LED指示模块10、数据总线模块8、电源模块1、主CPU模块2、CAN总线信号模块
3、网络通信模块4及三个串口通信模块5，人机交互IXD显示模块9、LED指示模块10、电源模块1、主CPU模块2、CAN总线信号模块3、网络通信模块4及所有串口通信模块5均接入数据总线模块8。
[0022]电源模块I接入数据总线模块8，其包含EMC模块及AC/DC模块，在本实施例中，电源模块I采用小型开关电源，功率小于30W，具有良好的EMC能力及超宽的电压输入范围，发热小，大大提闻了系统的稳定性及抗干扰能力。
[0023]主CPU模块2与数据总线模块8相连，其包含高性能低功耗的ARM系列处理芯片及其外围电路，该外围电路包括时钟电路、晶振电路、看门狗电路、SDRAM芯片及Flash芯片，ARM系列处理芯片及其外围电路形成了一个高速、高效的信号处理模块。
[0024]CAN总线信号模块3与数据总线模块8相连，包括依次串联的第一信号处理电路、第一隔离模块及2路CAN端口，通过第一隔离模块将通过CAN端口得到的信号经由数据总线模块8传输至主CPU模块2，大大提高了端口的稳定性及抗干扰能力。[0025]网络通信模块4与数据总线模块8相连，包括依次串联的网络芯片、第二隔离模块及3个以太网接口，通过第二隔离模块将以太网接口与网络芯片相连，3个以太网接口，分别为10/100M自适应网口及IOM网口。
[0026]串口通信模块5与数据总线模块8相连，包括依次串联的第二信号处理电路、电平转换电路、第三隔离模块及串口端口，通过第三隔离模块将串口端口跟电平转换电路相连，再通过第二信号处理电路与ARM系列信号处理芯片相连。每个串口通信模块5包含4个RS232/RS485/RS422复用接口，以适应不同的通信模式需求，用户可以开发调试自己的应用程序，本发明特别适用于变电站、配网自动化等运行环境比较恶劣，但又对运行的稳定性和可靠性有很高要求的场所，本发明最多可以支持12个RS232/RS485/RS422复用接口，支持软件配置。
[0027]人机交互模块包括IXD显示模块9及LED指示模块10。IXD显示模块9采用3.2寸彩色液晶屏，带触摸功能，方便查看装置的相关实时状态及进行相关设置，LCD显示模块9模块通过排线与数据总线模块8相连。
[0028]LED指示模块10通过高亮LED显示灯，实时指示相关端口的数据收发状态,及主CPU系统的运行状态，用于观察人机交互装置，LED指示模块10通过排线与数据总线模块8相连。
[0029]数据总线模块8采用优质哈丁端子与其他模块相连接，并为其他模块提供相应电源及数据通信总线接口，优质哈丁端子能够有效的确保板与板连接的可靠性及稳定性。。
[0030]组网时，单台或者多台串口设备成总线挂在本发明的某个串口通信模块5，或者网络通信模块4及CAN通信模块3上，通过开发此类设备规约来采集该串口通信模块5、网络通信模块4及CAN通信模块3挂载的设备的数据，并打包。通过网络通信模块4，当后台系统要招测某个已连接设备时，就向本发明设备建立网络连接，本发明就会在系统内存缓冲区查找相应设备的数据，通过网络连接发回后台系统，这样就完成了整个通信过程。根据现场物理位置，数据量的情况，将多台串口设备连接到本发明的串口通信模块5，网络通信模块4及CAN通信模块3上，这样就满足大量的无网络设备联网要求。
[0031]上述功能只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种高性能通信管理装置，其特征在于:包括人机交互模块、数据总线模块(8)、电源模块⑴、主CPU模块⑵、CAN总线信号模块(3)、网络通信模块⑷及至少一个串口通信模块(5)，人机交互模块、电源模块⑴、主CPU模块⑵、CAN总线信号模块(3)、网络通信模块(4)及所有串口通信模块(5)均接入数据总线模块(8)，其中: 电源模块⑴经由数据总线模块⑶为人机交互模块、主CPU模块(2)、CAN总线信号模块(3)、网络通信模块(4)及所有串口通信模块(5)提供工作电源； CAN总线信号模块(3)、网络通信模块(4)及每个串口通信模块(5)分别与具有相应接口的位于外部的最小系统单元相连；发自最小系统单元的数据经由相应的CAN总线信号模块(3)、网络通信模块(4)或串口通信模块(5)通过数据总线模块(8)传输至主CPU模块(2)进行处理；主CPU模块(2)的反馈数据信号通过数据总线模块(8)经由网络通信模块(4)或串口通信模块(5)反馈回相应的最小系统单元。
2.如权利要求1所述的一种高性能通信管理装置，其特征在于:所述人机交互模块包括LCD显示模块(9)及LED指示模块(10) ;LCD显示模块(9)通过排线与所述数据总线模块(8)相连，用于查看相关实时状态并进行相关设置；LED指示模块(10)通过排线与所述数据总线模块⑶相连，用于实时指示CAN总线信号模块(3)、网络通信模块(4)或串口通信模块(5)的数据收发状态。
3.如权利要求1所述的一种高性能通信管理装置，其特征在于:所述数据总线模块(8)采用接插件与所述人机交互模块、数据总线模块(8)、电源模块(I)、主CPU模块(2)、CAN总线信号模块(3)、网络通信模块(4)及串口通信模块(5)相连。
4.如权利要求1所述的一种高性能通信管理装置，其特征在于:所述电源模块(I)包括具有良好EMC性能的EMC模块及AC/DC模块。
5.如权利要求1所述的一种高性能通信管理装置，其特征在于:所述主CPU模块(2)由ARM系列处理芯片及其外围电路组成。
6.如权利要求5所述的一种高性能通信管理装置，其特征在于:所述外围电路包括与所述ARM系列处理芯片相连的Flash芯片、SDRAM芯片、看门狗电路、GPS对时电路、时钟电路及晶振电路。
7.如权利要求1所述的一种高性能通信管理装置，其特征在于:所述CAN总线信号模块(3)包括依次串联的第一信号处理电路、第一隔离模块及CAN端口，第一信号处理电路接入所述数据总线模块(8)，CAN端口与外部的具有相同端口的最小系统相连。
8.如权利要求1所述的一种高性能通信管理装置，其特征在于:所述网络通信模块(4)包括依次串联的网络芯片、第二隔离模块及网络接口，网络芯片接入所述数据总线模块(8)，网络接口与外部的具有相同接口的最小系统相连。
9.如权利要求1所述的一种高性能通信管理装置，其特征在于:所述串口通信模块(5)包括依次串联的第二信号处理电路、电平转换电路、第三隔离模块及串口端口，第二信号处理电路接入所述数据总线模块(8)，串口端口与外部的具有相同端口的最小系统相连。
10.如权利要求1所述的一种高性能通信管理装置，其特征在于:所述串口通信模块(5)包含至少4个RS232/RS485/RS422复用接口；所述网络通信模块(4)包括至少3个以太网接口，分别为10/100M自适应网口及IOM网口。
【文档编号】H04L12/24GK103944770SQ201410199584
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年5月13日 优先权日:2014年5月13日
【发明者】蒋亚峰, 蒋珀, 徐建国, 程少勇, 戴云霞 申请人:上海电气集团股份有限公司