基于以太網(wǎng)的電力智能監(jiān)控終端的研究
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本文介紹了一種基于以太網(wǎng)的電力智能監(jiān)控終端系統(tǒng)。該系統(tǒng)以16位單片機(jī)XAS3為核心處理器，利用W3100進(jìn)行TCP/IP協(xié)議轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化功能。系統(tǒng)中各種功能模塊通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與主處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，系統(tǒng)通過(guò)以太網(wǎng)與調(diào)度系統(tǒng)通訊，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站內(nèi)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控。文中重點(diǎn)介紹如何利用W3100進(jìn)行TCP/IP協(xié)議轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)以太網(wǎng)通訊功能，并給出了具體的軟硬件設(shè)計(jì)。
1 引言
TCP/IP協(xié)議是目前最流行的國(guó)際互聯(lián)協(xié)議，它與以太網(wǎng)的結(jié)合稱為以太網(wǎng)技術(shù)。以太網(wǎng)具有成本低廉、通信速率高、兼容性好[1]等特點(diǎn)，使以太網(wǎng)技術(shù)不僅在辦公自動(dòng)化領(lǐng)域得到應(yīng)用，而且逐漸涉及管理網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)及現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域。
電力智能監(jiān)控終端設(shè)備是對(duì)變電站和發(fā)電廠實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制的智能設(shè)備，其主要功能包括采集各種信息量和完成對(duì)設(shè)備的控制。為保證電網(wǎng)的狀態(tài)真實(shí)、快速地反應(yīng)開(kāi)關(guān)量的變化，以太網(wǎng)被應(yīng)用于電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中以提高通訊速率，突破信道瓶頸是其中的一個(gè)趨勢(shì)和必然要求。但目前的監(jiān)控終端設(shè)備大多數(shù)為單片機(jī)系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)互聯(lián)時(shí)存在一定的困難。解決這一問(wèn)題有以下幾種方案：一種方案是采用高檔的MCU和RTOS，在嵌入式操作系統(tǒng)中完成TCP/IP協(xié)議的處理。采用高檔的MCU可以實(shí)現(xiàn)很多復(fù)雜的處理，但價(jià)格較高，需要同時(shí)購(gòu)買(mǎi)昂貴的RTOS軟件，且開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、難度大;另一種方案是采用第三方的以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備，通過(guò)RS232C與轉(zhuǎn)換設(shè)備通訊，由轉(zhuǎn)換器完成數(shù)據(jù)封裝和協(xié)議轉(zhuǎn)換，其缺點(diǎn)是通信速率受限，系統(tǒng)無(wú)法對(duì)以太網(wǎng)進(jìn)行控制;第三種方案是在設(shè)備的基礎(chǔ)上增加專用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片以實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)互聯(lián)，即本文介紹的采用W3100和以太網(wǎng)控制芯片的方案，其特點(diǎn)是占用系統(tǒng)資源少、編程方便、開(kāi)發(fā)周期短。
2 W3100簡(jiǎn)介
W3100是WIZnet公司專門(mén)為以太網(wǎng)互聯(lián)和嵌入式設(shè)備推出的TCP/IP協(xié)議棧芯片。W3100能夠?qū)崿F(xiàn)TCP、UDP、IP Ver.4、DHCP、ARP 和ICMP等協(xié)議，同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)接口層包括MAC子層和DLC子層，也在該芯片中實(shí)現(xiàn)。它能同時(shí)提供四路網(wǎng)絡(luò)連接，內(nèi)建16K雙口RAM作為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，支持全雙工模式，協(xié)議處理速度可達(dá)4～5Mbps，并且?guī)в袠?biāo)準(zhǔn)的MII接口，方便連接以太網(wǎng)接口芯片。WIZnet公司還提供了SocketAPI程序包，可以加速應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)。
3 硬件原理
3.1 系統(tǒng)硬件框圖
基于以太網(wǎng)的電力智能終端設(shè)備[5]的基本功能包括開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集、模擬量數(shù)據(jù)采集、輸出開(kāi)關(guān)量及與上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行高速通訊。系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)硬件框圖 tcp/ip相關(guān)文章:tcp/ip是什么 關(guān)鍵詞：
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