双高嵌入式工控机平台在电力系统中的应用

　　0　引言

　　保证高度可靠性，提高运行性能，同时还能灵活应用和便于扩展是电力系统微机监控设计的关键。在传统的设计中，主要采用两种平台：专用结构平台和通用工控平台。前者主要采用8051，80C196等单片机作主CPU，以RS—485，CAN和LonWorks作为数据通信网络，大多采用单板或自定义的小总线，有较强的针对性，系统结构紧凑，整体性能和可靠性较高，但存在着通用性、可扩充性以及系统升级等方面的不足。后者通常采用目前广泛使用的STD总线工控机、工业PC和PC104等总线，结构通用性、可扩充性较好，也易于系统的升级，但是由于采用通用结构，使系统有较多的冗余，总线的“金手指”、过多的插件和扁平电缆也降低了系统的可靠性。

　　为此，北京康拓工业电脑公司开发出能满足高可靠性、高性能，又有较好通用性和可扩充性，适合电力系统的工控机平台。整个系统采用模块化插件结构，模板之间通过可靠的并行总线互联;系统包括以80X86和LonWorks网络为核心的主控板及高性能、功能独立的智能I/O。目前已在一些保护监控方面开始应用。

　　1　模块化插件结构

　　从“开放式系统结构和组合设计方法”的思想来看，系统的设计仍采用模块化的插件结构，模板之间采用总线结构连接是一种较好的方法，利于系统的扩展和升级。

　　1.1　插件结构

　　电力系统中信号线与I/O模板的连接一般采用绕接的方式，如欧式48芯绕接头;同时要求I/O接口从模板后端引出,前模板主要是人机接口，如液晶接口和小键盘接口，使用通用的STD或PC总线结构的工控机都很难满足此要求。因此插件结构的设计，采用标准VME双高尺寸，机箱是6U高度，上半部分是I/O总线，直接给出绕接方式的接口，下半部分是数据、地址和控制三总线(见图1)。

图1　模板结构框图

　　1.2　总线

　　采用插件结构的系统，广泛使用标准并行底板总线。它能以简单的硬件支持高速数据传输和处理，并使整个系统具备较高的兼容性及灵活的配置。

　　采用96芯欧式针孔结构。实践证明，插针方式比“金手指”方式接触更可靠，特别是在对可靠性要求较高的恶劣环境中，插针整个包在插座里，与外界环境隔离，更能抵御恶劣环境的影响。

　　信号采用标准ISA定义。ISA是最适合80X86的总线。对于采用80X86的系统，只需加上总线驱动芯片就可基本满足目前ISA的要求，同时也可以最大限度地利用目前与80X86配套的芯片，显然这些芯片的价格也比较适宜。

　　1.3　功能的独立性

　　模块之间通过总线互联，模板和总线之间通过总线驱动芯片将三总线和板外总线隔离，减少模板间的干扰。