專利名稱：基于opc的嵌入式pi數(shù)據(jù)采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)設(shè)備，用來實(shí)現(xiàn)各種智能電子設(shè)備正D (Intelligent Electronic Device)的數(shù)據(jù)釆集、規(guī)約轉(zhuǎn)換和傳輸，提供基于VxWorks的OPC Server (OLE for Process Control, OLE即對象鏈接與嵌入Object Linking and Embedding)和OPC Client接口將數(shù)據(jù)接入PI數(shù)據(jù)庫，并滿足電力二次安全防 護(hù)體系的要求。背景技術(shù)：
目前，在電力系統(tǒng)中，PI實(shí)時/歷史數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)正在逐步推廣和應(yīng)用， 將PI實(shí)時/歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與其它系統(tǒng)(包括SCADA/EMS、變電站自動化系統(tǒng)、 電能量采集系統(tǒng)、配變監(jiān)測系統(tǒng)、負(fù)荷控制系統(tǒng)、變電站設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)等) 進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的實(shí)時數(shù)據(jù)管理平臺。
電力系統(tǒng)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都采用終端/前置/服務(wù)器模式，數(shù)據(jù)采集裝置 (即終端)所發(fā)出的數(shù)據(jù)并不能直接為服務(wù)器數(shù)據(jù)庫所用，必須在兩者之間加設(shè) 通訊前置機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，增加的中間通信環(huán)節(jié)會降低了數(shù)據(jù)傳 輸?shù)目煽啃浴?br/>發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本發(fā)明提供一種基于OPC的嵌入式 PI數(shù)據(jù)采集裝置，用以采集、處理正D設(shè)備的數(shù)據(jù)，通過OPC接口將數(shù)據(jù)直接 接入PI數(shù)據(jù)庫，提高系統(tǒng)的可靠性。
為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案基于OPC的嵌入式PI數(shù)據(jù)采集裝置，其 特征在于它包括對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和轉(zhuǎn)發(fā)的若干采集板和對采集板所采集到的數(shù) 據(jù)進(jìn)行處理的管理板，所述的管理板上設(shè)有嵌入式實(shí)時VxWorks操作系統(tǒng)模塊 和基于VxWorks的OPC接口，所述的管理板連有人機(jī)交互模塊，所述的采集裝 置還包括給上述的采集板、管理板進(jìn)行供電的雙電源模塊。采集板用以完成對 正D的通信、數(shù)據(jù)采集、規(guī)約解析與轉(zhuǎn)發(fā)，管理板塊主要實(shí)現(xiàn)正D的數(shù)據(jù)服務(wù)層 功能，包括數(shù)據(jù)處理、規(guī)約轉(zhuǎn)換、人機(jī)界面管理、上行通信處理等高級功能人機(jī) 交互模塊便于在當(dāng)?shù)孬@取終端參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置情況及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等信 息并進(jìn)行設(shè)置修改，操作維護(hù)方便?；赩xWorks的OPC接口所發(fā)出的數(shù)據(jù)能
3直接為數(shù)據(jù)庫所用，使用時將其直接連接服務(wù)器即可，去除了通信前置機(jī)，簡化 了傳輸環(huán)節(jié)，有利于提高系統(tǒng)的可靠性。
作為對上述技術(shù)方案的完善和補(bǔ)充，本發(fā)明進(jìn)一步采用如下技術(shù)措施 所述的采集板和管理板上分別設(shè)有物理隔離通道。各個采集板之間相互獨(dú)立 采集信息，并且只能把采集到的信息單向轉(zhuǎn)發(fā)給管理板進(jìn)行處理。物理隔離通道 從物理上限制了數(shù)據(jù)只能單向傳輸，保證了系統(tǒng)的安全性。本發(fā)明的采集板與 IED子系統(tǒng)進(jìn)行信息交互后能取得完整、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，從而保證了 PI數(shù)據(jù) 庫數(shù)據(jù)的可靠性。
各個采集板與管理板通過獨(dú)立的單向串行總線相連。單向串行總線從物理上 保證了數(shù)據(jù)的單向傳輸，總線模塊為整個裝置的各個功能部件提供統(tǒng)一的電氣連 接標(biāo)準(zhǔn)，并負(fù)責(zé)各個部件之間的通訊及數(shù)據(jù)傳輸。
所述的采集板包括通過采集板總線相連的采集板CPU、采集板系統(tǒng)存儲器、 采集板時鐘電路和采集板邏輯控制模塊，采集板設(shè)有兩個以太網(wǎng)接口、六個擴(kuò)展 串口、 一個CAN接口和一個GPS秒脈沖對時接口，兩個以太網(wǎng)接口、五個擴(kuò)展 串口和一個CAN接口形成正D裝置接入通道， 一個擴(kuò)展串口則形成物理隔離通 道并與管理板相連， 一個GPS秒脈沖對時接口形成采集板硬對時通道。
所述的管理板包括通過管理板總線相連的管理板CPU、管理板系統(tǒng)存儲器、 管理板時鐘電路、管理板邏輯控制模塊和電子硬盤，管理板設(shè)有三個以太網(wǎng)接口、 十四個擴(kuò)展串口、 一個CAN接口和一個GPS秒脈沖對時接口，十二個擴(kuò)展串口 形成物理隔離通道并與釆集板相連，三個以太網(wǎng)接口 、兩個擴(kuò)展串口和一個CAN 接口則形成數(shù)據(jù)上傳通道， 一個GPS秒脈沖對時接口形成硬對時通道。電子硬 盤用以提供大容量的儲存空間。
雙電源模塊包括兩個采用冗余設(shè)計(jì)互為熱備用的電源模塊。
所述的人機(jī)交互模塊包括、鍵盤、USB電路和復(fù)位電路，這些設(shè)備都與管 理板的總線相連。顯示器主要顯示本地裝置的本身參數(shù)和現(xiàn)場設(shè)備的信息及其相 關(guān)運(yùn)行狀態(tài)，鍵盤用以進(jìn)行本地控制，在必要時實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)娜斯じ深A(yù)。
裝置有一個總復(fù)位電路，能復(fù)位裝置內(nèi)的管理板和所有釆集板；管理板和每 個采集板都有一個獨(dú)立的復(fù)位電路，能復(fù)位本插件而不影響其它插件。
有益效果本發(fā)明通過基于VxWorks的OPC接口能將數(shù)據(jù)直接接入PI數(shù)
4據(jù)庫，去除了通信前置機(jī)，簡化了傳輸環(huán)節(jié)，有利于提高系統(tǒng)的可靠性，設(shè)置單 向物理隔離的釆集板和管理板，既確保了數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和完整性，又提高了 系統(tǒng)的安全性，使用維護(hù)方便。

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2為本發(fā)明的背板示意圖。
圖3為本發(fā)明的人機(jī)交互模塊面板示意圖。
圖4為本發(fā)明管理板原理示意圖。
圖5為本發(fā)明采集板原理示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖l所示的基于OPC的嵌入式PI數(shù)據(jù)采集裝置，采集板、管理板和電源 模塊通過總線模塊相連，管理板連有人機(jī)交互模塊。管理板上設(shè)有嵌入式實(shí)時 VxWorks操作系統(tǒng)模塊和基于VxWorks的OPC接口 ，裝置外殼采用6U機(jī)箱， 管理模塊、采集模塊、電源模塊都是采用背插式結(jié)構(gòu)，采集裝置背板示意圖如圖 2所示。
管理板包括通過管理板總線相連的管理板CPU、管理板系統(tǒng)存儲器、管理 板時鐘電路、管理板邏輯控制模塊和電子硬盤(圖4)，他們通過管理板總線相 連。通用鍵盤LCD接口用以連接人機(jī)交互模塊，管理板CPU采用基于X86處 理器的PC104模塊，該P(yáng)C/104模塊與PC/104總線相連。管理板設(shè)有三個10/100M 以太網(wǎng)接口、十四個擴(kuò)展串口、 一個CAN接口和一個GPS秒脈沖對時接口，十 二個擴(kuò)展串口 RS232/485形成物理隔離通道并與采集板相連，三個以太網(wǎng)接口、 兩個擴(kuò)展串口和一個CAN接口則形成數(shù)據(jù)上傳通道，用以連接遠(yuǎn)方控制中心， 一個GPS秒脈沖對時接口形成硬對時通道，VxWorks操作系統(tǒng)模塊可存放于存 儲器內(nèi)，并將其中的一個以太網(wǎng)接口改造成OPC接口。
采集板包括通過采集板總線相連的采集板CPU、采集板系統(tǒng)存儲器、采集 板時鐘電路和采集板邏輯控制模塊(圖5)，采集板CPU可采用32位高性能單 片機(jī)Coldfire5272。采集板設(shè)有兩個以10/100M太網(wǎng)接口、六個擴(kuò)展串口 RS232/485、 一個CAN接口和一個GPS秒脈沖對時接口 ，兩個以太網(wǎng)接口、五 個擴(kuò)展串口和一個CAN接口形成正D裝置接入通道， 一個擴(kuò)展串口則形成物理
5隔離通道并與管理板相連， 一個GPS秒脈沖對時接口形成采集板硬對時通道。 管理板的擴(kuò)展串口只用到接收口，而釆集板的擴(kuò)展串口只用到發(fā)送口，數(shù)據(jù)只能 單向傳輸。
人機(jī)交互模塊的面板如圖3所示，可包括鍵盤、顯示器、USB電路、復(fù)位 電路及指示燈，指示燈包括電源指示燈、運(yùn)行指示燈、告警指示燈、復(fù)位指示燈， 鍵盤可根據(jù)需要設(shè)置上、下、左、右、力tl、減、確認(rèn)、退出等鍵。
電源模塊為整個裝置提供必要的工作電源。電源輸入為DC220V/110V或 AC220V，提供兩組DC24V直流電源輸出，各電源輸出之間相互隔離。電源輸 出功率不低于IOOW，電源輸出通過總線模塊引出。裝置采用了雙電源設(shè)計(jì)思路， 具有主備雙電源功能，并可在主電源失電時自動投入后備電源，從而保證裝置的 正常工作。
權(quán)利要求
1、基于OPC的嵌入式PI數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于它包括對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和轉(zhuǎn)發(fā)的若干采集板和對采集板所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的管理板，所述的管理板上設(shè)有嵌入式實(shí)時VxWorks操作系統(tǒng)模塊和基于VxWorks的OPC接口，所述的管理板連有人機(jī)交互模塊，所述的采集裝置還包括給上述的采集板、管理板進(jìn)行供電的雙電源模塊。
2、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于OPC的嵌入式PI數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在 于所述的采集板和管理板上分別設(shè)有物理隔離通道。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于OPC的嵌入式PI數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在 于所述的各個采集板與管理板通過獨(dú)立的單向串行總線相連。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于OPC的嵌入式PI數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在 于所述的釆集板包括通過采集板總線相連的采集板CPU、采集板系統(tǒng)存儲器、 采集板時鐘電路和采集板邏輯控制模塊，采集板設(shè)有兩個以太網(wǎng)接口、六個擴(kuò)展 串口、 一個CAN接口和一個GPS秒脈沖對時接口，兩個以太網(wǎng)接口、五個擴(kuò)展 串口和一個CAN接口形成正D裝置接入通道， 一個擴(kuò)展串口則形成物理隔離通 道并與管理板相連， 一個GPS秒脈沖對時接口形成采集板硬對時通道。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于OPC的嵌入式PI數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在 于所述的管理板包括通過管理板總線相連的管理板CPU、管理板系統(tǒng)存儲器 管理板時鐘電路、管理板邏輯控制模塊和電子硬盤，管理板設(shè)有三個以太網(wǎng)接口、 十四個擴(kuò)展串口、 一個CAN接口和一個GPS秒脈沖對時接口，十二個擴(kuò)展串口 形成物理隔離通道并與采集板相連，三個以太網(wǎng)接口、兩個擴(kuò)展串口和一個CAN 接口則形成數(shù)據(jù)上傳通道， 一個GPS秒脈沖對時接口形成硬對時通道。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于OPC的嵌入式PI數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在 于所述的雙電源模塊包括兩個采用冗余設(shè)計(jì)互為熱備用的電源模塊。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于OPC的嵌入式PI數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在 于所述的人機(jī)交互模塊包括液晶顯示器、鍵盤、USB電路和復(fù)位電路，這些 設(shè)備都與管理板的總線相連。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的基于OPC的嵌入式PI數(shù)據(jù)采集裝置，其特 征在于采集裝置包括有一個總復(fù)位電路，管理板和每個采集板各設(shè)有一個獨(dú)立 的復(fù)位電路。
全文摘要
基于OPC的嵌入式PI數(shù)據(jù)采集裝置，涉及電力系統(tǒng)設(shè)備?，F(xiàn)有技術(shù)存在結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、可靠性低的缺陷。本發(fā)明包括對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和轉(zhuǎn)發(fā)的若干采集板和對采集板所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的管理板，所述的管理板上設(shè)有嵌入式實(shí)時VxWorks操作系統(tǒng)模塊和基于VxWorks的OPC接口，所述的管理板連有人機(jī)交互模塊，所述的采集裝置還包括給上述的采集板、管理板進(jìn)行供電的雙電源模塊。去除了通信前置機(jī)，簡化了傳輸環(huán)節(jié)，有利于提高系統(tǒng)的可靠性，設(shè)置單向物理隔離的采集板和管理板，既確保了數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和完整性，又提高了系統(tǒng)的安全性，使用維護(hù)方便。
文檔編號G08C19/00GK101488280SQ200810059408
公開日2009年7月22日 申請日期2008年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月18日
發(fā)明者湯東亮, 祥 沈, 沈水明, 金乃正, 良 陳, 黃春光 申請人:紹興電力局