Nechip芯片在直流屏远程监测系统中的应用.pdf

第34卷第3期
四川电力技术
Vol, 34,No. 3
2011年6月
Sichuan Electric Power Technology
Jun.,2011
Nechip芯片在直流屏远程监测系统中的应用
詹毅,邓平2,刘人礼2,王娟,闫斌
(1.电子科技大学自动化工程学院,四川成都611731;2.自贡电业局,四川自贡643000)
摘要:叙述了全球首颗嵌入式高可靠性联网芯片ー Nechip芯片在串口转以太网模块中的应用以及使用此模块完
成变电站直流屏远程监测系统的设计。通过此系统,工作人员通过WEB方式即可实现对变电站直流屏系统的远程
监测,既减轻了エ作人员的劳动强度、节省了电力企业的运营成本,也便于及时发现问题,提出改进措施。
关键词: Nechip芯片;串口转以太网模块;直流屏远程监测系统
Asac: The fi mede ewok in e p w h eabiliynechip in the world is descrbed, which is applied
to the serial o Et ernet module and uses this module to accomplish the design of remote monitoring system of DC power supply
equipment. With this system, the staff can monitor D power system in the substation through the Inernet. This system both
reduces he labor ines y f e a aes e operating costs of power n epses, and it is convenient for finding the
problems and proposing the improvement measures
Key words: Nechip; serial to Ethernet; remote monitoring system of DC power supply equipment
中图分类号:TIM769文献标志码:B文章编号:1003-6954(2011)03-0075~-04
电源操作系统需要监测,所以本系统采用分布式监测
0前言
的方式进行设计,客户端应用程序使用JAVA语言开
发,采用B/S架构,用户通过WEB方式即可实现对
直流电源操作系统在变电站中为控制信号、继电变电站直流屏系统的远程访问。即整个系统由分散
保护、自动装置及事故照明等提供可靠的直流电源,的小系统构成集中监控的大型系统,各个串口转以太
此外还为各项操作提供可靠的操作电源,因此直流系网模块配合本地直流屏,收集直流屏的所有数据信
统可靠与否,对变电站的安全运行起着至关重要的作息,依靠上层终端与各个子系统之间的相互通信,实
用,是变电站安全运行的保证。
现系统的协调控制。图1为系统整体结构框图。
直流电源操作系统简称直流屏,传统的直流屏监
测系统在底层硬件监测设备的设计上均采用51单片
机作为模块的主控单元,处理速度和性能上相对较低。
并且通信协议的设计上都基于嵌入式操作系统,在操
作系统上面完成通信协议的设计,并针对不同的通信
芯片来完成不同的驱动程序的开发。使用 Nechip芯
片所设计的串口转以太网模块采用基于ARM7的芯片
作为主控单元,无论是处理速度还是存储能力都比51
单片机有了较大的提高,而且芯片本身已经集成以太
网和完整的网络系统,既降低了系统开发难度,也提高
图1变电蛄直流屏远程监测系统结构框图
了系统的稳定性和安全性,在设计时只需要完成硬件
上层监测服务器首先通过网线连接位于后台监
电路部分的设计,缩短了系统开发周期。
控中心的交换机,交换机再通过TCP/IP通信连接位
1系统整体架构
于各个不同变电站的本地串口转以太网模块,以实现
变电站直流屏系统的数据采集和上传。本地串口转
由于电业局下属轄区内一般有多个变电站直流以太网模块通过RS485接口与各个直流屏系统进行
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四川电力技术
Vol34.No
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Sichuan Electric Power Technology
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通信,以实现采集数据的本地化处理和数据传输过程完成RS-485电平到TL电平的转换,该芯片使用
中通信协议的转化。工作人员在局域网内通过WEB3.3V电压作为工作电源,在网络终端使用1200的
方式远程访问上层监测服务器上的后台应用程序即电阻作为匹配电阻。
可实现对下属变电站直流屏系统的数据监测。
RJ45模块使用H1102网络变压器芯片作为Ne-
系统在实际的工作过程中,不会因为上层监测服chip芯片与RJ45接口之间的连接组件,在两者之间
务器与本地串口转以太网模块之间的通信故障或设起到信号传输、阻抗匹配、信号杂波抑制和高电压隔
备故障而影响直流屏系统的正常工作,充分保证了直离的作用。H102芯片的接收、传输两个变压器的中
流屏系统本身的稳定性和安全性,并且各变电站子系心抽头部分各自使用3.3V电压供电,为了保证电压
统独立运行,互不干扰。上位监测服务器负责为系统信号的稳定,需要在其引脚上并联10uF的电容;此
管理者了解分析各个直流屏系统的运行状况而设置。外,由于以太网信号属于差分信号,PCB走线时采用
差分对方式进行走线。
3串口转以太网模块设计
由于其余子模块的工作电压均使用3.3V电压,
因此电源模块的作用是将外接的9V/12V直流电压
3.1 Nechip芯片简介
转化成3.3直流电压,设计上使用LM7805和
Nechip芯片是全球首颗嵌入式高性能、高可靠SPX111~-3.3芯片完成这部分功能。
联网单芯片,集成以太网和完整网络系统的芯片模
CPU模块使用 Nechip芯片作为整个硬件模块的
块,可确保在可选最高波特率下双向、全速、不间断传核心,设计时将3.3V电压和25M的无源晶振与
送数据不丢包。 Nechip芯片支持高达5路的RS- Nechip的相关引脚进行连接,同时考虑到输人电压
2321/485/422接口,每路串口均带有DMA操作功能,的稳定性,在芯片的VCC端添加一个0.1uF的瓷片
同时芯片带有10/100Mbit以太网、网络自适应和电容作为耦合电容。由于 Nechip芯片集成了串口和
POE功能。芯片本身嵌入了多线程多任务实时操作以太网功能,所以只需要将芯片上的串口和以太网信
系统,带有完整智能的TCP/IP协议族,支持TCP号线与MAX3485和H1102芯片上的对应引脚进行
Server/ Client 7模式,可以供用户选择不同的工作模式连接,同时选用合适的电阻进行阻抗匹配,即可实现
进行系统设计。
系统功能。选用 Nechip这种高度集成化的嵌入式芯
Nechip芯片内核上采用32bit的ARM7,工作频片,在一定程度上减轻了系统开发难度,提高了开发
率最高可达70MHz,集成256K/512K字节的Fash,效率。图2为串口转以太网模块的硬件结构框图。
256 KB SRAM存储器,外部扩展使用16位数据总线
电源
和24位地址总线,同时支持外挂 SRAM/PSRAM/
NOR