基于ARM平台及嵌入式实时操作系统的通讯管理机

                                     ZSD-6206A-基于ARM平台及嵌入式实时操作系统的通讯管理机

     变电站内的通讯网络和通讯协议的多样性带来了如何实现互操作的现实问题，而基于IEC61850标准的变电站自动化系统不可能短期内实现，一个可行的解决方案就是在变电站通讯网络中采用通讯管理机。通过通讯管理机，可以实现低速的串行总线、现场总线网络和高速以太网之间的互联，构建出高速、可靠、开放的变电站通讯网络。本公司基于ARM平台采用嵌入式以太网技术和嵌入式实时操作系统，研发生产的一款具有多种通信接口，能实现异种网络互联的通讯管理机，下面就通讯管理机在变电站自动化系统应用优势，详细介绍了该设备软、硬件的设计实现。

   为了实现变电站自动化系统内部不同IED装置之间的互操作，IEC制定和颁布了关于变电站自动化系统和通信网络的国际标准——IEC 61850。ZSD-6206A是基于ARM架构采用嵌入式以太网技术设计的一种可供变电站自动化系统内部使用的通讯管理机。使用通讯管理机可以将不同厂商的IED装置进行互联，同时可以与变电站层的监控主站和远程主站利用以太网技术进行Intemet互联。通过通讯管理机构成的通讯控制层使变电站自动化系统通讯网络从低速、专用、集中的通讯网络发展成真正高速、可靠、全开放、全分散的数据通讯网络。通讯管理机在变电站自动化系统向IEC61850标准系统过渡中有着重要作用。

1.通讯管理机在变电站自动化中应用优势

     1.1满足变电站自动化系统的互操作性要求

   利用通讯管理机可以将来自不同厂商的IED进行网络集成，实现互操作性。与此同时还可以对传统的变电站自动化系统进行改造，从而很大限度地保护用户原来的软、硬件投资。

     1.2提高变电站自动化系统的可扩展性

   通讯管理机在设计过程中，硬件系统采用模块化设计方法，按功能划分模块，每个模块完成独立的功能，方便未来的系统扩展；软件系统采用嵌人式实时操作系统(Linux),利用Linux提供的多任务机制进行任务调度，并使应用程序模块化。同时，通讯接口标准化，系统具有开放性。

    1.3通讯具有实效性

    通讯管理机能同时完成多种通讯协议的转换，从而实现通讯数据的实时传送，满足了变电站自动化系统的实时性要求。

    1.4数据传输具有高可靠性

    通讯管理机采用了冗余网络结构，特别是作为系统数据通道的以太网网络通道进行冗余配置。在一个以太网网络通道不能正常工作情况下，冗余的以太网网络通道将自动进行热切换，以保证通讯信道的畅通，不会发生数据丢失的情况，保证了数据传输的高可靠性。

2.ZSD-6206A通讯管理机软硬件平台的构造。

 ZSD-6206A是一款基于Nuvoton NUC972处理器开发(性能高达300MHz的ARM9），支持硬件加密，支持多达6路串口、2路网口等，CPU内置64MB/128MB工业级DDR2，集成两路网口PHY，可靠性与稳定性更高，产品工作温度可支持-40℃~+85℃，系统提供RS458/RS232通讯，有线网络通讯，同时也提供无线GPRS通讯，具有体积小、功耗低、效率高、安装灵活等特点，适用于电力集中器、HMI、工业控制、网关等场合。

       2.1. 硬件特性

l Nuvoton NUC972 CPU：

n 主频为300MHz 

l 内存：

n 64MB/128MB

n 标配128MB

l FLASH：

n 128MB/256MB

n 标配256MB

l 加密：

n 支持PRNG/DES/3DES/AES/SHA/HMAC加密，***256位加密模式

l 看门狗：

n 内置WDT，溢出时间小于15秒，支持空闲唤醒和掉电唤醒

l RTC:

n 高精度实时时钟，内置供电电池

l 调试口：

n 1路串口为系统console口。波特率：115200，数据位：8，停止位：1，校验位：none，流控：无

l RS485/RS232：

n 4路RS485通讯端口，内部全隔离保护设计

n 2路RS485/RS232复用通讯端口，内部全隔离保护设计

l 网络：

n 2路100M自适应工业以太网，标准RJ45接口

n 15KV TVS保护，内部全隔离保护设计

l 无线功能：

n 射频波段800/900/1800/1900MHz（可选2/3/4G）

n 可选WIFI：可连接AP，也可做AP

n 1个SIM卡接口，1个天线接口

n 传输速度：达到相应功能的标准速度

l SD CARD：

n 内置一个SD/MMC卡接口

l 电源：

n 输入电压：DC9~36V，推荐使用24VDC/1.5A

n 单机功耗：< 4W

l 机械特性

n 外壳金属材质

n 尺寸：198mm*125mm*42mm

n 安装方式：导轨/壁挂

n 防护等级：IP63

l 工作环境

n 工作温度：-40℃~+85℃

n 工作湿度：5% ~ 95%

     2.2 软件系统特性

ZSD-6206A预装基于TI AM335x 的Linux操作系统，版本为3.2.0。满足POSIX标准或类UNIX平台的应用程序。针对系统特有的硬件设备，内核提供了简单、易用的驱动接口，可加速用户的应用程序开发。

      ZSD-6206A系统的软件系统共分为3部分，分别为Bootloader、linux内核和rootfs。Bootloader是遵循GPL条款的开放源码项目，UBoot主要是引导内核的启动，支持NFS挂载、NAND Flash启动；linux内核是整个操作系统的底层，负责整个硬件的驱动，以及提供各种系统所需的核心功能；rootfs是用于明确磁盘或分区上的文件的方法和数据结构，即在磁盘上组织文件的方法。

        在变电站自动化系统中采用通讯管理机是完全实现IEC61850标准的变电站自动化系统必不可少的过渡技术措施。针对变电站自动化系统内部通讯要求及开放系统互操作性要求，对通讯管理机软、硬件实现进行了研究，提出了基于ARM硬件平台，软件系统采用嵌入式实时操作系统的解决方案，使通讯管理机具有很好的实时性、可操作性、可扩展性及可推广性。我司根据此解决方案设计的ZSD-6000系列通讯管理机在智能变电站中的应用已经十分广泛和成熟，在很多项目上获得了新老客户的认同，未来我司会不断开拓进取，在工业智能通讯领域继续研发出更多的好产品，适应市场的需求。