DCAP-4000M主控单元说明书.doc

DCAP-4000M主控单元 技术说明书第十三章DCAP-4000M主控单元1. 概述DCAP-4000M主控单元是WDZ-400系列分布式微机综合保护测控装置联网时的核心单元，它一方面负责把WDZ-400系列单元的数据整理、汇总，再将这些信息上送后台机和DCS，完成遥信遥测；另一方面接收DCS或后台机下达的命令并转发给WDZ-400系列单元，完成对厂站内各开关设备的分合、电容器投切和主变分接头的升降，实现遥控和遥调。同时它还配备了多个串行接口，以便与厂站内其它智能设备进行通讯。它有如下主要特点：1.1.先进的嵌入式结构DCAP-4000M是以32位处理器80586为CPU的PC104作为单元的核心，它比普通单片机具有更强大的功能，同时具有体积小、集成度高、抗干扰能力强等优点。PC104是专门用于工业和军事的工业PC标准，它具有普通PC机所具有的所有功能、能带显示器键盘、能带软驱硬驱、具有网络功能，同时它还具有特别的功能，如能带电子盘、体积很小、功耗较低、接插件非常牢靠等。1.2.电子盘代替硬盘以前常用的PC机都具有一个共同的特点，即使用了硬盘，在家庭和办公室环境，它并不存在问题，但是在工业环境，它就变得不适应了，原因在于硬盘是高速旋转的机械结构，对振动、温度、湿度的要求比较高，而工业环境往往满足不了这些要求，致使PC机的硬盘经常出现故障。电子盘就是为了这些原因而开发出来的，它是纯电气的，与其它大规模集成芯片一样，体积小，可靠性高，不易损坏。1.3.强大的实时多任务操作系统DOS、WINDOWS等操作系统或是单任务或是分时的操作系统，其实时性均较差，还时常被稳定性、病毒所困扰，因些我们选用了实时多任务操作系统pSOS操作系统，它具有DOS、WINDOWS无法比拟的事件触发、任务调度功能，能确保工业环境中实时地反映突发事件并做出相应的处理。1.4.丰富灵活的通讯功能单元共有12个RS232/422/485接口，其中两个提供光纤接口。四路高速RS485（波特率可达115.2 kbps）联接WDZ-400系列综合保护测控装置，其他各通讯接口可灵活组态，除了可与DCS通讯外，还可作为与其它智能设备，如其它保护，智能电表、直流屏，快切，微机励磁等的通讯。1.5.开放的网络架构DCAP-4000M提供两路10/100M以太网。可以通过以太网与后台机系统及站内其它计算机系统连接，介质为光纤或双绞线，支持TCPIP、UDP等多种网络协议，构成完整的电气监控管理自动化系统。1.6.方便的组态工具单元中的程序是不需要修改的，只需根据每个工程配置数据即可。这些数据包括模件数据、I/O数据、远动数据等，这些数据的配置均有专用的工具软件，简单易学，修改方便。1.7.标准化机箱装置采用标准的3U 19”机箱，安装非常方便。1.8.友善的人机接口装置采用全汉化大屏幕液晶显示，人机界面友好，小键盘操作方便，树形菜单，各接点通讯状态，遥信，遥测，跳闸报告，告警报告等装置内部所有的信息都能在液晶上汉化显示，并可在线对装置进行配置，使调试、运行、维护方便。1.9.高可靠设计，抗恶劣环境，符合IEC国际标准单元的专门设计适用于强电磁干扰，元器件及接插件接触非常可靠，装置耐冲击和振动，可在10+60环境温度下正常工作，绝缘、耐压以及抗干扰等指标符合IEC国际标准。2. 系统结构和功能DCAP-4000M主控单元是DCAP-4000电气监控管理系统中的核心部件，起到承上启下的作用，其在系统中的位置如图1.1所示。DCAP-4000M主控单元的内部结构配置主要包括：CPU、以太网、串口扩展、人机接口、时钟管理等，见图13.1。图13.1DCAP-4000M主控单元原理图DCAP-4000M主控单元的主要功能如下：l 与WDZ-400系列保护测控单元通讯：采集和整理来自WDZ-400系列单元的信息存放于数据库中，并产生开关量变位和SOE报警。l 与后台机通讯：把存放于数据库中的数据实时地传送到后台机，在后台机上可以通过图形、曲线等工具直观地看到整个系统的运行工况，并接收后台命令完成控制调节。l 与DCS通讯：把存放于数据库中的内容按照规约的要求，发往DCS，完成遥信遥测，并可接收DCS的命令完成遥控与遥调（需DCS支持）。l 与其他各种智能设备通讯。l 实时时钟：为了保证系统的实时性，由实时时钟完成管理。l 看门狗功能：使装置具有自恢复功能。l 诊断功能：系统具有自诊断功能，并报后台机。l 调试功能：系统可以配置调试接口，用笔记本电脑可以轻松地查看所有数据库的信息。l GPS接口：可以直接接受GPS对时命令及同步脉冲信号并向WDZ-400系列保护测控装置转发，保证整个系统时钟准确、一致。3. 技术参数3.1.电源交流AC86250V，或直流DC220V±20%，或DC110V±20%3.2.电源功耗电源功耗：25W3.3.信号容量l 遥信量：4096l 遥测量：2048l 遥控量：512l 遥调量：64l 电度量：5123.4.PC104参数l CPU：586或以上l 主频：300 MHz以上l RAM：64M以上l 电子盘：16M以上3.5.接口参数l 多达12个串行接口：² 2个标准RS232接口：波特率30038400bps，支持各种通讯规约和协议² 4个高速RS485接口（485A485D）：波特率9.6115.2kbps，一般作为现场总线与WDZ-400系列保护测控装置联接，支持双网。其中两个带有光纤接口。也可作为一般用途的485接口通讯。² 6个多功能串行接口，RS232/422/485通过跳线选择，波特率30038400bps，支持多种接口和协议，一般用作与DCS和智能设备通讯。l 1个标准并行口，联接打印机。3.6.以太网接口参数提供两个以太网接口：l 波特率： 10M/100Ml 介质： 五类双绞线l 接口标准： RJ45l 协议： TCP/IP，UDP等3.7.人机接口l 240x128液晶显示器显示各种配置信息和系统运行参数l 9键小键盘l VGA接口支持CRT3.8.绝缘电阻符合IEC2555标准，大于100M500V3.9.耐压测试按IEC2555标准，2.5KV50Hz 1min3.10.脉冲群测试按IEC2555标准，2KV1.250us0.5J3.11.环境温度正常工作温度： 1060贮存及运输温度： 40703.12.湿度要求相对湿度小于95，无凝露。3.13.重量 4kg3.14.体积标准19英寸工业机箱，3U高度。4. DCAP-4000M接口说明4.1.面板布置图如图13.2所示。图13.2DCAP-4000M主控单元面板示意图4.2.背视图如图13.3所示。图13.3DCAP-4000M主控单元背视图4.3.电源(PWR)插头插头自左向右数（背视）定义如表13.1，为凤凰端子。表13.1电源插头定义端子号信号定义1AC.L或DC+2AC.N或DC3大地4.4.485A485D接口插头自左向右数(背视)定义如表13.2，为凤凰端子。表13.2485A485D接口定义端子号信号定义1通讯接口数据线A2通讯接口数据线B3通讯接口屏蔽地其中485A，485C提供光纤接口，485A对应T1、R1，485C对应T2、R2。4.5.COM1、COM2（RS232）接口COM1、COM2为标准RS232接口，9针D型插头（针）输出，其定义如图13.4所示。图13.4COM1、COM2接口信号定义4.6.通用串行接口（COM3COM8）DCAP-4000M主控单元提供6路（COM3COM8）通用串行接口，可通过跳线选择为RS232、RS422或RS485。四芯凤凰端子输出。自左向右定义如表13.3所示。表13.3COM3COM8信号定义端子号信号定义RS232RS422RS4851TXDT+A2RXDT-B3GNDR+-4R-屏蔽地4.7.以太网接口（ET1、ET2）接口类型为RJ45，自左向右定义如表13.4所示。表13.4以太网接口RJ45定义端子号信号定义1T+2T-3R+6R-一般情况下，DCAP-4000M主控单元通过以太网集线器（HUB）接入以太网。如果只有一台DCAP-4000M主控单元和一台后台机，则可采用一种简化接法，即点到点联接法。这种接法只要求一根电缆，省去了以太网集线器（HUB），两端RJ45插头连接如图13.5所示。RJ451 3RJ452 63 16 2图13.5以太网络点到点直接联接法4.8.时钟同步接口SYN端子定义如表13.5所示，详见第七节。表13.5时钟同步接口定义端子号信号定义1GPS同步脉冲输入+2GPS同步脉冲输入-3-4-5同步脉冲输出1+6同步脉冲输出1-7同步脉冲输出2+8同步脉冲输出2-4.9.开关量输入输出接口DI&DODCAP-4000M带2个空接点开关量输入和2路继电器接点输出，分别用于装置异常报警、装置外部切换控制/中央信号外部复归。接口定义如表13.6所示。表13.6开关量输入输出接口定义DI/DOUT端子引脚信号定义1开关量输入12开关量输入23开关量输入公共端45装置异常报警67装置外部切换控制85. 主控单元与保护测控装置的联接主控单元与保护测控装置通过现场总线联接。现场总线的联接方式可有多种，对RS485而言，按传输介质分有屏蔽双绞线和光纤两种，按拓扑结构分有单网、单网分段、双网、双网分段四种。分述如下：5.1.屏蔽双绞线联接屏蔽双绞线是RS485最常用的传输介质。在200KBps的速率下传输距离可达1000米。a) 单网联接单网联接方式是最简单的联接方式，如图13.6所示。最大节点数可达128个。但为保证网络扫查速度，一般联接的节点数应不大于32个，最多不要超过40个。若超过，可考虑单网分段（双单网）联接方式。图13.6DCAP-4000M主控单元与保护测控装置单网联接b) 单网分段联接（双单网）当网络节点超过32个时，既不希望降低网络扫查速度，又不希望增加主控单元，此时可选择单网分段联接方式，如图13.7所示。实际上单网分段就是两个独立的单网联接方式，每段网络联接的节点数同样应不大于32个，最多不要超过40个。因此，单网分段可联接64个节点。c) 双网联接为提高网络的可靠性，本装置支持双网联接方式，如图13.8所示。双网同时运行，无缝切换。双网联接的最大好处是：当其中一网故障时（例如断线），系统单网运行，并报警检修，可保证系统运行的不间断。最大节点数可达128个。但为保证网络扫查速度，一般联接的节点数不应大于32个，最多不要超过40个。超过时可考虑双网分段（双双网）联接方式。图13.8DCAP-4000M主控单元与保护测控装置双网联接d) 双网分段当网络节点超过32个时，既不希望降低保证网络扫查速度，又不希望增加主控单元，此时可选择双网分段联接方式，如图13.9所示。实际上双网分段就是两个独立的双网联接方式，每段网络联接的节点数同样不大于32个，最多不要超过40个。因此，双网分段可联接64个节点。图13.9DCAP-4000M主控单元与保护测控装置双网分段联接通讯电缆应采用屏蔽双绞线，采用单网连接方案时可选用两芯屏蔽双绞线（如2*16/0.15），采用双网连接方案时可选用四芯屏蔽双绞线（如4*16/0.15）。5.2.光纤联接随着技术的发展，光纤通讯的应用已越来越广泛。在距离较远，对通讯可靠性要求较高，并且预算较为宽松的情况下，可以选用光纤作为传输介质。DCAP-4000M主控单元提供了两对光纤接口（T1、R1对应485A，T2、R2对应485C）。支持单网、单网分段两种联接方式。与屏蔽双绞线不同，光纤不能采用总线接线方式联接，只能通过光纤集线器（Optical Fiber Hub）进行点对点联接，如图13.10和图13.11所示。这种联接方式与常用的以太网联接方式相同。图13.10 DCAP-4000M与保护测控装置的光纤联接（单网）图13.11 DCAP-4000M与保护测控装置的光纤联接（单网分段）需要说明的是，光纤集线器的接口数目有限。如果保护测控装置的数量超过了光纤集线器的接口数，则需要采用级联的方式扩充。这也与以太网集线器的级联方式相同。6. DHUB系列RS485/光纤转发器/集线器DHUB-108型光纤集线器是本公司生产的有源8口光纤集线器，用于将从双绞线端口或某个光纤端口传来的信号进行转换后向其他端口转发输出，从而构成同时支持双绞线和光纤媒介的RS485通讯网络（图13.10、13.11）。为了适应不同的光纤传输距离，DHUB-108内部设有跳线JP1-JP8。在传输距离500M时，JP1-JP8断开，以限制发光功率，从而达到最优的光信号传输性能；当传输距离500M时，JP1-JP8短接，增加发光功率以适应长距离通讯时的信号衰减。DHUB-108型光纤集线器采用标准1U工业机箱结构，便于安装。如图13.12、13.13所示。图13.12 DHUB-108型光纤集线器正视图图13.13 DHUB-108型光纤集线器背视图除DHUB-108光纤集线器之外，还有DHUB-404、DHUB-204等型号RS485/光纤转换器可供选择。DHUB-404是4路RS485/光纤转换器，如图13.14所示，DHUB-204是两路一对二RS485/光纤转换器，如图13.15所示。图13.14 DHUB-404型RS485/光纤转发器背视图图13.15 DHUB-204型RS485/光纤转发器背视图7. 时钟同步DCAP-4000M主控单元的时钟管理模块可以直接接受GPS通讯对时命令及同步脉冲信号，并同时向各保护测控装置转发同步脉冲信号，保证整个系统时钟准确、一致。DCAP-4000M接受的同步脉冲信号可以是有源脉冲，也可以是空接点或三极管OC输出。内部跳线选择。DCAP-4000M输出的同步脉冲信号为两路+24V有源脉冲，每路可以驱动多达64个保护测控装置的时钟同步输入。DCAP-4000M内部自带时钟管理模块，因此，即使不配置GPS时钟，DCAP-4000M也能输出同步脉冲信号，以保证整个系统时间的一致性。同步信号是接受GPS还是内部产生，由跳线选择。图13.16 示意了DCAP-4000M与GPS以及保护测控装置之间时钟同步联接原理。为了平衡负载，与该DCAP-4000M连接的WDZ-400装置可分为两部分，分别接到SYN-5、6和SYN-7、8端子上。连接线无特别要求，可选用一般的控制电缆或信号电缆。图13.16 DCAP-4000M与GPS以及保护测控装置之间时钟同步联接原理图8. 外形和安装尺寸DCAP-4000M主控单元采用标准的3U19英寸机箱，安装方便。其外形和安装尺寸见图13.17。从图13.17中可以看出，DCAP-4000M主控单元的嵌入深度只有205mm，完全可以直接安装在开关柜中。图13.17 DCAP-4000M外形尺寸和安装开孔图。13 - 17