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(知识点)通讯管理机的工作原理及特点分析

发表时间: 2023-07-23

一、通讯管理机介绍

首先,普及一下通讯管理机的知识。 通讯管理机也称为DPU。

通讯管理机的作用:

完成不同协议和保护信息的处理,实现通信管理、数据网关、数据转发、协议转换、预处理等多种角色。

通讯管理机工作原理:

通讯管理机通过下行接口采集智能终端设备(如智能电表、智能水表、智能燃气表、智能热量表、智能电机保护器、微机保护、交直流屏控制器、智能显示装置、变压器温控器、功率因数控制器、远配变压器终端等)的数据。

然后对变电站内的所有终端数据进行采集汇总,通过上行接口实时发送至主站监控系统(中低压配电管理系统或电力SCADA),完成遥信和遥测功能。

另一方面,接收电力SCADA系统发出的命令,转发给变电站内的智能终端设备,远程完成全厂各开关柜的分、合闸控制或设备的参数设置,实现远程控制和远程调节功能。

上行接口还可用于对智能建筑单元或工厂的电表、水表、气表、热量表数据进行采集汇总,然后实时上传至能源管理系统,完成能耗数据的远程检测和能源分析。

通讯管理机的应用:通讯管理机广泛应用于电力系统变电站、火电厂、集控站、水电厂、石化、冶炼、轨道交通等领域,作为智能终端设备与上位机通讯连接的桥梁设备。

二、通讯管理机特点

l ①采用军工、航天领域的嵌入式实时操作系统为平台,具有一流的实时性能和稳定性; 我

②采用高性能、高可靠性嵌入式低功耗硬件平台,产品稳定性和环境温度适应性强; 我

③32位高速CPU双核芯片,一个CPU核是设备的核心处理元件,另一个CPM——通信专用CPU,数据处理+通信处理双核,解决网络数据瓶颈; 我

④ 高品质的工业级元器件、高水平的电气设计、高密度集成电路结构,使设备具有优异的电气隔离和电磁屏蔽性能,大大提高了设备​​的抗干扰性能和可靠性; 我

⑤ 具有与智能采集装置、继电保护相同的电磁兼容等级; 我

⑥内置丰富的协议库IEC 870-5-101、102、103、104、DNP3.0 CDT、DL645及国内外各大电源厂家的通讯协议,并根据现场需要开发专用协议; 我

⑦ 提供双机冗余、双以太网等级联工作模式。 为系统的扩展和组合提供了极大的便利和灵活性; 我

⑧具有以太网、串口、光纤接口等多种高速可靠的通信接口,用于系统扩展,大大增强了设备的可扩展性和配置灵活性; 我

⑨设备工作电源输入电压为交、直流85~264V,可广泛适用于各种供电环境; 我

⑩宽温工作,工作温度-25℃~70℃。

三.串口服务器介绍

串口服务器的作用:

①串口服务器提供串口转网络功能,可以将RS-232/485/422串口转换为以太网网络接口,实现RS-232/485/422串口与TCP/IP网络接口之间数据的双向透明传输。

②串口设备可以立即具备TCP/IP网络接口功能,通过互联网进行数据通信楼宇自控系统通讯接口,大大扩展了串口设备的通信距离。

四、通讯管理机与串口服务器对比(市场随机挑选)

①外观不同。

通讯管理机,标准1U高度19英寸机架安装,金属外壳。 串口服务器,0.6U高度4.8英寸小口机架安装。

与串口服务器相比,通讯管理机外观美观,屏幕组装方便,外壳空间大,金属外壳散热良好。

② 协议不同。

通信管理机下行接口通信协议包括-RTU、DL645、CDT91、DNP3.0、IEC 870-5-101、102、103、104,上行接口协议包括IEC 870-5-104、-TCP等。

串口服务器下行接口的通信协议为-RTU、-ASCII,上行接口的通信协议为-TCP。

通讯管理机上行采用IEC 870-5-104协议,其优点是在遥信和遥测同时上传的情况下,遥信功能优先上传,可以快速传输保护动作信号和故障报警信号。 -TCP没有这个功能。

通讯管理机可以根据非标准协议的特点进行开发和添加驱动程序,而串口服务器只能完成协议的透明传输,不支持扩展。 因此,通讯管理机的协议丰富,通讯功能较好。

③硬件配置不同。

通讯管理机采用32位高速嵌入式CPU双核芯片,一个CPU核是设备的核心处理元件; 另一个CPM——通信专用CPU,数据处理+通信处理双核,解决网络数据瓶颈。

厂商的串口服务器一般采用32位以下的单核处理器。

通讯管理机的CPU处理功能更强大,响应速度更快。

④ 软件环境不同。

通讯管理机采用嵌入式实时操作系统,提高了对含有复杂代码程序的系统资源的有效管理。 串口服务器的软件程序简单,功能单一,未采用嵌入式操作系统。

⑤ 可扩展性。

通讯管理机提供双机冗余、双以太网等多种级联工作方式。 为系统的扩展组合提供了极大的便利和灵活性,下行最多可提供16个串行接口。 串口服务器仅提供1个以太网接口上行,不支持双机冗余技术,下行仅提供最多4个串口。

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过去和现在

高中毕业后,我迷迷糊糊地学了电子。 当有人问我为什么学电子学时,我想起了高中物理老师讲的一个故事。 弟弟是微电子专业毕业,毕业三年月薪过万。 过年的时候,他买了很多脑白金送给家人,作为对亲朋好友的感谢。 家庭条件一般,在利益的驱使下,他一心爱上了电子产品。 其实用一句话来概括,我对未来没有任何概念,纯粹是我在什么年纪做什么。

一个无处休息的机器人

这些年毕业后,我先后在两家公司工作过,主要从事产品的开发和设计,这些都涉及到各种沟通方式楼宇自控系统通讯接口,接下来我就来分类总结一下。

我用过的一些通讯方案

有线:​​芯片级通信

I2C:一些简单传感器的通信接口 SPI:一些常用存储器的通信接口 LTDC:芯片带的通信接口,经常连接一些RGB显示器 FMC:一些存储器和一些并行显示屏 其他通信接口还有很多,就不一一列出了。

有线:​​网络式通讯

RS485、RS422:与一些标准设备对接 KNX:楼宇自动化中比较流行的通讯方式,经评估,价格太贵,不能直接调用:国内类似KNX的电力载波通讯方案:直连设备有线网络使用较少,工程布线复杂,人工成本和维护成本太高。

无线:单一产品或简单网络

433M和315M通信:简单的无线通信BLE:比较主流的通信方式,可以使用WiFi直接连接手机:最方便、最便宜的无线组网方式NB-iot:三大运营商主推的无线组网通信方式,抄表已大量使用。 2.4G透传模块:网络简单,优点是控制延迟低、速度快。 2G/4G模块:连接互联网非常方便,可以发短信、打电话,但价格比较高。

无线:网状复杂网络通信

:智能家居暂时主流的无线通信方式 sig mesh:未来可能会取代并成为智能家居的霸主(个人观点) lora:适合楼宇的Mesh方案,传输距离超远。 wifi、Z-Wave:程序评估时通过,因为时机不对,需要稍后关注。

建筑网格解决方案

智能家居网状解决方案

介绍几种解决方案,使用几种相对主流的通讯方式

社区大厦用电异常征收项目

该异常耗电装置是某公司的标准装置。 它提供的接口是RS485。 每条通信总线最多可连接128个设备。 该数字由设备内部使用的芯片决定。 我们施工时,为了方便后期维护,公交车上挂了80个设备。 通过总线采集某栋大楼的所有用电信息到总采集器。 总采集器配有433M无线通讯模块,距离可达2Km,将数据发送至小区值班室。 值班室的无线接收模块接收到数据后,通过TCP通讯将数据传输到计算机(工控机),计算机显示实时信息,异常时报警。 电脑联网通过4G网卡,可以实现发送短信、拨打电话、上传数据到服务器,方便远程监控。

使用的通讯方式有:RS485、433M、TCP、4G等。

安全监控

医疗设备工作环境监测项目

大型医疗设备的价格基本在百万元起。 如此重要的设备生存状况如何,是否需要引起重视? 这种需求已经出现。 将设备的多路温湿度、工作压力、工作电流、断电开关等数据上传到服务器,然后显示到手机/电脑等终端,出现异常后进行远程控制。 所有采集的传感器包括I2C、RS485等,采集器采集到设备信息后,通过无线通讯的方式发送给网关,网关出现异常后可以自动控制设备的动作。 网关同时控制显示器(SPI接口),然后通过RS232将数据传输到4G网络盒,4G盒将数据​​传输到服务器。 服务器与手机之间的通信方式较多,如TCP、HTTP、HTTPS、MQTT等。

使用的通讯方式包括:RS485、I2C、RS232、4G、HTTPS等。

设备状态检测类

项目还很多,基本常用的通讯方式都已经使用了,就不废话了。

我的沟通总结 5G展望

当我们期待5G的时候,我们不能因为目前的一些优势而停下脚步。 未来的6G并不遥远。

来也好,不来也罢,我都在这里。 永不放弃! ! !

2019.08.25 赵双剑

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