系統(tǒng)包括以 80X86 和 LonWorks 網(wǎng)絡(luò)為核心的主控板及高性能、功能立的智能 I/O。目前已在一些保護監(jiān)控方面開始應用。

　　保證高度可靠性，提高運行性能，同時還能靈活應用和便于擴展是電力系統(tǒng)微機監(jiān)控設(shè)計的關(guān)鍵。在傳統(tǒng)的設(shè)計中，主要采用兩種平臺：專用結(jié)構(gòu)平臺和通用工控平臺。前者主要采用 8051，80C196 等單片機作主 CPU，以 RS—485，CAN 和 LonWorks 作為數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，大多采用單板或自定義的小總線，有較強的針對性，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，整體性能和可靠性較高，但存在著通用性、可擴充性以及系統(tǒng)升等方面的不足。后者通常采用目前廣泛使用的 STD總線工控機、工業(yè) PC 和 PC104 等總線，結(jié)構(gòu)通用性、可擴充性較好，也易于系統(tǒng)的升，但是由于采用通用結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)有較多的冗余，總線的“金手指”、過多的插件和扁平電纜也降低了系統(tǒng)的可靠性。富士康工控機優(yōu)勢\用處

　　為此，北京康拓工業(yè)電腦公司開發(fā)出能滿足高可靠性、高性能，又有較好通用性和可擴充性，適合電力系統(tǒng)的工控機平臺。整個系統(tǒng)采用模塊化插件結(jié)構(gòu)，模板之間通過可靠的并行總線互聯(lián)；系統(tǒng)包括以 80X86 和 LonWorks 網(wǎng)絡(luò)為核心的主控板及高性能、功能立的智能 I/O。目前已在一些保護監(jiān)控方面開始應用。富士康工控機優(yōu)勢\用處

　　1、模塊化插件結(jié)構(gòu)

　　從“開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組合設(shè)計方法”的思想來看，系統(tǒng)的設(shè)計仍采用模塊化的插件結(jié)構(gòu)，模板之間采用總線結(jié)構(gòu)連接是一種較好的方法，利于系統(tǒng)的擴展和升。

　　1.1 插件結(jié)構(gòu)

　　電力系統(tǒng)中信號線與 I/O 模板的連接一般采用繞接的方式，如歐式 48 芯繞接頭；同時要求 I/O 接口從模板后端引出，前模板主要是人機接口，如液晶接口和小鍵盤接口，使用通用的 STD 或 PC 總線結(jié)構(gòu)的工控機都很難滿足此要求。因此插件結(jié)構(gòu)的設(shè)計，采用標準 VME雙高尺寸，機箱是 6U 高度，上半部分是 I/O 總線，直接給出繞接方式的接口，下半部分是數(shù)據(jù)、地址和控制三總線。

　　1.2 總線

　　采用插件結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，廣泛使用標準并行底板總線。它能以簡單的硬件支持高速數(shù)據(jù)傳輸和處理，并使整個系統(tǒng)具備較高的兼容性及靈活的配置。采用 96 芯歐式針孔結(jié)構(gòu)。實踐證明，插針方式比“金手指”方式接觸更可靠，特別是在對可靠性要求較高的惡劣環(huán)境中，插針整個包在插座里，與外界環(huán)境隔離，更能抵御惡劣環(huán)境的影響。信號采用標準 ISA 定義。ISA 是適合 80X86 的總線。對于采用 80X86 的系統(tǒng)，只需加上總線驅(qū)動芯片就可基本滿足目前 ISA 的要求，同時也可以大限度地利用目前與 80X86配套的芯片，顯然這些芯片的價格也比較適宜。

　　1.3 功能的立性

　　模塊之間通過總線互聯(lián)，模板和總線之間通過總線驅(qū)動芯片將三總線和板外總線隔離，減少模板間的干擾。

　　整個系統(tǒng)可分為事務性模塊和數(shù)據(jù)采集處理模塊。事務性模塊由 80X86 和 LonWorks網(wǎng)絡(luò)主控 CPU 完成：處理網(wǎng)絡(luò)操作，協(xié)議轉(zhuǎn)換；人機接口（如小鍵盤、液晶顯示）；利用模板上的大規(guī)模非易失存儲單元，保存數(shù)據(jù)采集處理模塊上的數(shù)據(jù)；利用板上的日歷鐘、串行口等完成其他事務性操作；還可操作一些開關(guān)量輸入和輸出，以彌補數(shù)據(jù)采集處理模塊的開入、開出的不足。數(shù)據(jù)采集處理模塊主要是以 DSP 為核心的智能 A/D，它肩負著模擬量的采集、處理及一些重要的出口控制功能。一個系統(tǒng)中可以有多塊數(shù)據(jù)采集處理模塊。因此事務性處理模塊和數(shù)據(jù)采集處理模塊以及由事務性處理模塊控制的開入/開出，可有效實現(xiàn)一個系統(tǒng)內(nèi)的分散控制和集中管理。系統(tǒng)功能的立性也標志著系統(tǒng)整體可靠性的提高。主 CPU 的功能立，智能 A/D 的功能立，所有的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通過雙口 RAM 實現(xiàn)，任何一者的非災難性的失效（如電源與地由于芯片擊穿而短路），都不會造成其他模板失效。每個模塊立運行，使模板之間可以互相監(jiān)督。富士康工控機優(yōu)勢\用處

　　功能的立性可根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)模靈活配置，事務性處理較少的系統(tǒng)可以 V40 為主控模塊，事務性處理較多的可采用 386EX，甚至是 ST 公司 486PC。同樣數(shù)據(jù)采集處理模塊可選擇 16 路、32 路、64 路，甚至更多路模擬量輸入，可采用高性能如 TMS320C32，低性能如TMS320F206，甚至是 80C196。在所有同一類型的模塊中，除主 CPU 不同外，力求其他硬件功能模塊都保持一致，這樣可以使軟件在主控模塊中匯編兼容，在其他模塊中 C 語言兼容，方便用戶系統(tǒng)的移植。

　　2、智能通信

　　根據(jù)電力系統(tǒng)運行的特點，采用無中心控制模式，使控制節(jié)點盡量靠近被控設(shè)備。變電站層和單元層可以都使用統(tǒng)一的 LonWorks 網(wǎng)絡(luò)，采用相同的通信協(xié)議。變電站層包括全站(網(wǎng))性的用于本站監(jiān)控的監(jiān)控主機、系統(tǒng)和用于網(wǎng)絡(luò)維護的工程師站，一般裝在控制室中。單元層的設(shè)備一般放在現(xiàn)場，按照分布式系統(tǒng)的原則，各單元之間沒有電路連接，可以通過網(wǎng)絡(luò)對等(peertopeer)交換數(shù)據(jù)。當一個單元的監(jiān)控、保護設(shè)備出現(xiàn)故障或異常，可以僅停下該單元設(shè)備進行檢查處理，不影響其它單元。LonWorks 技術(shù)，符合 ISO 的 7 層開放網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，有效地解決互操作性問題。作為現(xiàn)場總線，在變電站自動化系統(tǒng)中得到了較好的應用。

　　3、以 80X86 為核心的主控模塊

80 年代以來，相繼推出以 80X86 為核心的 PC 機，廣泛地應用于工業(yè)控制、辦公自動化、商業(yè)、家庭等領(lǐng)域，也相應地在電力系統(tǒng)中得到了應用。V40(uPD70208)是一種高性能的 CMOS、全靜態(tài)嵌入式 8 位微處理器芯片(相當于80188)。V40 集成了許多外圍器件，在軟件上完全和 8088CPU 兼容。386EX 是 Intel 公司 1994年推出的、適合工業(yè)控制 32 位高性能的嵌入式 CPU。采用 CMOS 工藝和靜態(tài)器件設(shè)計，完全符合工業(yè)現(xiàn)場的低功耗、高可靠性、能夠在惡劣環(huán)境中使用的要求。

　　除了上述 CPU，主控模塊還包括總線部分、系統(tǒng)復位、電源管理等?？偩€匹配、總線驅(qū)動和總線隔離主要完成總線對主控模塊的隔離，同時保證三總線驅(qū)動芯片的個數(shù)只與系統(tǒng)模塊的個數(shù)有關(guān)。系統(tǒng)的復位可以根據(jù)需求采用復位輸出或輸入。采用輸出方式時，主控CPU 能夠?qū)ζ渌０暹M行復位；如果采用輸入方式，系統(tǒng)有一個總的電平監(jiān)測和看門狗復位輸出，對系統(tǒng)其他模塊進行復位控制。大容量只讀電子盤，用于存儲用戶程序；大容量可讀寫的電子盤，采用 M—System 公司的 DOC2000，大空間可達 100MB，作為大規(guī)模的數(shù)據(jù)保存；高可靠可讀非易失存儲器，采用高可靠 E2PROM，用于存儲定值。主 CPU 模塊還包含日歷鐘、液晶控制和小鍵盤控制，可方便地實現(xiàn)人機接口。富士康工控機優(yōu)勢\用處

　　4、數(shù)字信號處理器 DSP

　　DSP 與目前通用的 CPU 不同，是一種為了達到快速數(shù)學運算而具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器?？焖俚闹噶钪芷凇⒐鸾Y(jié)構(gòu)、流水操作、專用的乘法器、特殊的 DSP 指令，再加上集成電路優(yōu)化設(shè)計，可使 DSP 的指令周期達 200ns。DSP 具有相當強大的處理能力，在相同的主頻下，甚至比目前先進的個人計算機要快 10 倍～50 倍。DSP 不再單純作為數(shù)據(jù)采集，還同時肩負以往由主 CPU 完成的主要運算功能。采用 DSP 為核心的智能 A/D，完全可以立完成電力系統(tǒng)中一個立的功能模塊，

　　例如在保護中，可以直接通過 DSP 發(fā)出保護動作，不必上傳到主 CPU，可以大大加快系統(tǒng)的反應時間。因此智能 A/D 同時具有開關(guān)量輸入/輸出的功能。富士康工控機優(yōu)勢\用處