可重構(gòu)設(shè)計的測控站監(jiān)控系統(tǒng)研究與實現(xiàn)
硬件拓撲結(jié)構(gòu)分布化是采用若干個智能的數(shù)據(jù)接口單元(DIU,data interface unit),能夠完成與多個不同數(shù)據(jù)接口設(shè)備的信息交換功能。智能的數(shù)據(jù)接口單元可以實現(xiàn)與具有串口(包括RS-232A、RS-422、RS- 485)、數(shù)字量接口、繼電器接口的測控設(shè)備連接,并將采集到的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送至數(shù)據(jù)處理計算機,同時將監(jiān)控系統(tǒng)的控制指令發(fā)送至測控設(shè)備。
軟件設(shè)計上引入可配置的控件概念,可將不同的測控設(shè)備抽象為不同類別的設(shè)備控件,通過接口配置軟件建立配置數(shù)據(jù)庫,并對測控站硬件設(shè)備通信鏈路和通信協(xié)議進行配置,利用圖形制作軟件繪制系統(tǒng)顯示圖形和參數(shù)表格,通過修改系統(tǒng)配置和顯示配置完成對新增加測控設(shè)備的支持。
在可重構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)中,各個測控設(shè)備如高功放(HPA)、上變頻器(CU)、場放(LNA)等都就近與智能的數(shù)據(jù)接口單元連接,或通過網(wǎng)絡(luò)直接與數(shù)據(jù)處理計算機連接。每個智能的數(shù)據(jù)接口單元可以管理具有串口接口的8路測控設(shè)備、8路數(shù)字量接口測控設(shè)備、4路繼電器接口的開關(guān)設(shè)備等。 可重構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)
在可重構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)中,實現(xiàn)硬件可重構(gòu)的關(guān)鍵是設(shè)計具有智能管理和控制功能的數(shù)據(jù)接口單元DIU,它可以適應具有不同物理接口的測控設(shè)備,可以就近管理和控制測控設(shè)備,并將所有測控設(shè)備的信息轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)接口,轉(zhuǎn)發(fā)至數(shù)據(jù)處理計算機。
1 數(shù)據(jù)接口單元DIU
為了保證系統(tǒng)的運行穩(wěn)定、可靠和配置靈活,以適應不同的應用需求,采用主流工業(yè)控制產(chǎn)品 PC104模塊進行二次開發(fā)。
① 數(shù)據(jù)接口單元實現(xiàn)的功能
● 提供8路全雙工通信的串行口,物理接口可以根據(jù)實際系統(tǒng)需要設(shè)置為RS-232C/RS-485/RS-422A,靈活適應受控設(shè)備的信息接口。
● 提供8路光電隔離的數(shù)字量輸入和8路繼電器輸出接口。
● 提供1路10/100M自適應以太網(wǎng)數(shù)據(jù)接口,接口為RJ-45。
● 通過網(wǎng)絡(luò)自動轉(zhuǎn)發(fā)將受控設(shè)備的信息發(fā)至MCS操作計算機。
● 接收來自監(jiān)控計算機的控制信息,自動轉(zhuǎn)發(fā)至指定的受控設(shè)備。
● 通過監(jiān)控計算機可以對DIU進行運行參數(shù)配置,包括通信速率、DIU工作方式等。
● MCS操作計算機可以查詢DIU的運行狀態(tài)信息。
② 數(shù)據(jù)接口單元的實現(xiàn)
硬件設(shè)計采用適應工業(yè)控制環(huán)境的PC104 586工業(yè)控制機和接口模塊。
CPU:300MHz主頻;32MB DRAM內(nèi)存;16個中斷;2個RS-232C標準串行口;10M/100M BASE-T標準網(wǎng)絡(luò)接口;支持鼠標/鍵盤/軟驅(qū)/IDE硬盤接口,支持IDE Flash電子盤。
通信卡:支持8通道RS-232C/RS-422A/RS-485標準串行通信,每一通道均可單獨設(shè)置。每個通道最高支持115.2KB/s的通信速率。
數(shù)據(jù)采集卡:支持8通道光電隔離DI,8通道繼電器輸出。每一路輸入均可支持DC或AC輸入,輸入均支持SPDT模式,具有三種狀態(tài):公共端、常開、常閉,轉(zhuǎn)換速率為5ms。
③ 嵌入式軟件設(shè)計
數(shù)據(jù)接口單元的軟件設(shè)計采用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計,我們選用Linux作為開發(fā)平臺,需要完成的工作有:
● 通過宿主機對Linux進行合理的裁剪。由于嵌入式系統(tǒng)的容量有限,必須將龐大的Linux進行剪裁,適應嵌入式的應用。
● 實現(xiàn)Linux對電子盤DOC2000的驅(qū)動。
● 設(shè)計對擴展的8路串口通信卡的驅(qū)動程序。
● 設(shè)計數(shù)字I/O卡的Linux系統(tǒng)驅(qū)動程序。
● 根據(jù)數(shù)據(jù)接口單元實現(xiàn)的功能,設(shè)計數(shù)據(jù)處理的應用程序。
● 將穩(wěn)定的Linux映像燒寫到電子盤DOC2000里面。
數(shù)據(jù)接口單元設(shè)計完成后,則作為沒有輸入、輸出外設(shè)的智能管理設(shè)備,管理和控制所屬的測控設(shè)備。
2 可配
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