CN102651705B - 用于分站自动化系统的网关设备 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种用于分站自动化系统的通信网关设备，该网关包括：VERSA模块欧洲卡(VME)总线，其提供数据通信路径；外部设备互连(PCI)-VME模块，其连接到用于通信的所述VME总线，并且具有PCI-VME总线桥电路以将VME总线的数据传输到PCI总线或者将PCI总线的数据传输到VME总线；以及多个输入/输出模块，其连接到用于通信的所述VME总线。

Description

用于分站自动化系统的网关设备
技术领域
本公开涉及一种分站自动化系统，特别是涉及用于配置分站自动化系统的通信网络的网关设备。
背景技术
分站自动化系统已经被研究和应用以通过使在分站中进行操作和监控的人的作用最小化而使分站的维护和修理成本最小化。在所述分站自动化系统中，在现有技术中使用实时工业化嵌入系统作为通信网络。换句话说，通过以下系统结构配置和操作该通信网络：其包括多层支撑架(简称为架)，所述多层支撑架具有标准的尺寸并且与连接器和位于所述多层支撑架后侧的数据通信电路板连接；以及具有输入/输出模块的电子装置，所述电子装置通过插入式方法(即，将多个连接销连接到具有对应于所述连接销的多个连接孔的连接器的方法)连接到每个层的对应的后部连接器。特别地，为了智能电子装置(IME)之间的数据通信，例如数字保护中继器作为电子装置，作为工业用并行数据总线的VERSA模块欧洲卡总线(VME总线)已经被广泛地用于低成本的高速数据通信的方案。
目前，分站自动化被要求经由作为串行通信网络的以太网将在分站中的每个通信系统和智能电子装置相连，并且以文件为单位生成、存储和管理对于分站管理所必需的每一项工程信息(数据)。这些工程文件采用分站中的所有通信系统和智能装置通常可用的文件格式。因此，对应的通信系统和智能电子装置接收和处理工程文件并且报告结果，从而自动地管理分站。
分站技术上的改变要求改变安装在分站中的通信系统和智能电子装置的物理组件的软件配置和操作系统程序。因此，需要文件系统和具有能够执行多任务处理功能的计算机体系结构的系统。
在计算机体系结构的物理组件中，作为串行数据总线的外部设备互连(PCI)总线可以用作数据总线。并且，在分站之中的每个通信装置和智能电子装置中，前述的作为工业并行数据总线的VME总线也经常地用作数据总线。也就是说，不同数据总线被使用而导致不兼容。结果是，应该彻底地修改现存系统的体系结构或者替换产品，而这会导致成本的增加。
发明内容
因此，本公开的方案提供了一种用于分站自动化系统的通信网关设备，其能够允许在使用外部设备互连(PCI)总线的计算机体系结构中的系统与工业嵌入系统之间的数据总线兼容，包括安装在分站中的各使用VERSA模块欧洲卡(VME)总线的现有智能电子装置(IED)，并且由于不需要对先前构造的工业网络系统进行替换或彻底的结构修改而使得安装成本最小化。
为了实现这些和其它的优点并且根据本公开的目的，正如这里具体地和广泛地描述的，提供了一种用于分站自动化系统的通信网关设备，该通信网关设备包括：VERSA模块欧洲卡(VME)总线，其提供数据通信路径；
外部设备互连(PCI)-VME模块，其连接到用于通信的所述VME总线，并且具有PCI-VME总线桥电路以将VME总线的数据传输到PCI总线或者将PCI总线的数据传输到VME总线；
以及多个输入/输出模块，其连接到用于通信的所述VME总线。
根据本公开的一个方案，所述PCI-VME模块可以安装有将数据转换成文件的操作系统程序。
根据本公开的另一个方案，提供了一种用于分站自动化系统的通信网关设备，其用于从布置在所述分站中的多个智能电子装置收集数据并将数据传输到管理装置或者用于将来自所述管理装置的命令传输到所述多个智能电子装置，所述网关设备包括：VERSA模块欧洲卡(VME)总线，其提供数据通信路径；
主模块，其连接到用于通信的所述VME总线，并且所述主模块具有用作所述VME总线的第一主导部件的VME总线控制器，所述主模块从所述多个智能电子装置收集数据并将所述数据传输到所述管理装置或者将所述管理装置的命令传输到所述多个智能电子装置；
PCI-VME模块，其连接到所述VME总线，并且所述PCI-VME模块具有PCI-VME总线桥电路以将VME总线的数据传送到PCI总线或者将PCI总线的数据传送到VME总线，所述PCI-VME模块具有将所述数据转换成文件的操作系统程序；以及
多个输入/输出模块，其连接到用于通信的所述VME总线，并且每个所述输入/输出模块布置在所述智能电子装置的对应的装置中。
根据本公开的一个方案，所述PCI-VME模块可以包括连接到所述PCI-VME总线桥电路的可读写的双端口随机存取存储器(DPRAM)，用于与所述主模块和连接到用于通信的所述VME总线的所述多个输入/输出模块进行数据通信。
根据本公开的另一个方案，所述PCI-VME模块可以进一步包括PCI总线控制器，其连接到所述PCI-VME总线桥电路以用作所述VME总线的第二主导部件。
根据本公开的另一个方案，所述PCI-VME模块和所述主模块可以被配置为单一模块，从而从所述多个智能电子装置收集数据并将所述数据传输到所述管理装置或者将来自所述管理装置的命令传输到所述多个智能电子装置，将所述VME总线的数据传送到所述PCI总线或者将所述PCI总线的数据传送到所述VME总线，并且将所述数据转换为文件。
本申请进一步的应用范围在下文给出的详细描述中将变得更加清晰。然而，应当理解的是，当指示本发明的优选实施例时，详细的描述和特定的实例仅通过图例的方式给出，因为对于本领域的那些技术人员而言，在本发明的精神和范围内的各种变化和修改从详细的描述中将是显而易见的。
附图说明
包含的附图提供了对本发明的进一步的理解并且被结合组成本公开的一部分，附图图解示例性实施例并且与说明书一起用于解释本发明的原理。
在附图中：
图1是示出了根据本公开的一个示例性实施例的用于分站自动化系统的通信网关设备配置的方框图。
具体实施方式
现在将结合附图对示例性实施例进行详细描述。由于结合附图简要描述的缘故，相同的或相等的组件将设置为相同的附图标记，并且对其的描述将不再重复。
图1是示出了根据本公开的一个示例性实施例的用于分站自动化系统的通信网关设备配置的方框图。下文中，将会结合图1对本公开的配置和操作进行描述。
如图1所示，根据一个示例性实施例的用于分站自动化系统的通信网关设备是这样一种设备：其用于接收来自多个智能电子装置(例如安装在分站中的多个数字保护中继器)的数据(工程数据)，并且将接收到的数据传输到管理装置(该管理装置能够通过个人计算机或服务器配置为硬件或者具有作为软件安装的分站自动化程序和数据库程序的计算机)，或者将来自管理装置的命令传输到多个智能电子装置。
用于分站自动化系统的通信网关设备包括：VERSA模块欧洲卡(VME)总线1，其被配置为底板印制电路板的物理形式；多个输入/输出模块3-1、3-2、...、3-n；以及外部设备互连(PCI)-VME模块4。
VME总线1是提供数据通信路径的并行数据通信总线，其可以被实现为放置在多层架的后部的印制电路板，即，底板印制电路板1a。
多个输入/输出模块3-1、3-2、...、3-n可以连接到用于通信的VME总线1，并且相应地包含在多个智能电子装置中(例如安装在分站中的数字保护中继器)以用于数据的传输和接收。
如图1所示，多个输入/输出模块3-1、3-2、...、3-n相应地包括：VME总线解码器3a1、3a2、...、3an，双端口随机存取存储器(DPRAM)3b1、3b2、...、3bn，以及从属通信单元3c1、3c2、...、3cn。
每个从属通信单元3c1、3c2、...、3cn可以输出在对应的输入/输出模块3-1、3-2、...、3-n中变化的(或者新生成的)的工程数据(在下文中，被称为数据)，因而传输到主模块2(将在下文解释)或PCI-VME模块4。这里，变化的数据表示包含了状态信息的工程数据，该状态信息从由对应的智能电子装置控制的变压器、绝缘开关装置、中继器等接收。
VME总线解码器3a1、3a2、...、3an是这样的电路：其用于经由VME总线1转送从主模块2或PCI-VME模块4传输的数据传输请求命令，或者经由VME总线1用于转送从对应的从属通信单元3c1、3c2、...、3cn输出的数据到主模块2或PCI-VME模块4。
在对应的输入/输出模块3-1、3-2、...、3-n中，每个双端口随机存取存储器3b1、3b2、...、3bn连接在相应的总线解码器3a1、3a2、...、3an和相应的从属通信单元3c1、3c2、...、3cn之间，经由VME总线1接收从主模块2或PCI-VME模块4传输的数据传输命令，并且将数据从所述从属通信单元3c1、3c2、...、3cn传送到VME总线解码器3a1、3a2、...、3an，以便数据能经由VME总线1传输。
如图1所示，PCI-VME模块4包括VME主/从通信单元4a、PCI总线控制器4b、PCI-VME总线桥电路4c、双端口随机存取存储器4d和PCI总线4e。
PCI-VME模块4连接到用于通信的所述VME总线1上。
PCI-VME总线桥电路4c能够将VME总线1的数据传送到PCI总线4e，或者将PCI总线4e的数据传送到VME总线1。
为了经由VME总线1与主模块2和/或多个输入/输出模块3-1、3-2、...、3-n进行数据通信，PCI-VME模块4可以包括连接到PCI-VME总线桥电路4c的可读写的双端口随机存取存储器4d。
这里，PCI-VME总线桥电路4c可以由可编程逻辑器件(PLD)的逻辑电路配置，并且以半导体集成电路的形式安装到PCI-VME模块4上。
为了使PCI-VME模块4起到VME总线1的第二主导部件的作用，PCI-VME模块4可以进一步包括连接到所述PCI-VME总线桥电路4c的PCI总线控制器4b。因此，当PCI-VME模块4用作VME总线1的第二主导部件时(假如将在后文中解释的主模块2设定为第一主导部件)，PCI总线控制器4b可以经由PCI-VME总线桥电路4c和VME总线1直接将用于指示数据传输的数据传输到全部输入/输出模块3-1、3-2、...、3-n或它们中特定的一个中，或者经由PCI-VME总线桥电路4c接收和收集来自全部输入/输出模块3-1、3-2、...、3-n或它们中特定的一个的数据而不经过双端口随机存取存储器4d。
PCI-VME模块4可以设置有用于将数据转换成文件的操作系统程序。广为人知的所谓WINDOW or LINUX可以作为操作系统程序安装。
当相应的PCI-VME模块4被设定为从属部件时，VME主/从通信单元4a可以从双端口随机存取存储器4d读出接收的新(变化的)数据，使用安装在PCI-VME模块4中的操作系统程序将该数据转换成文件，并且在双端口随机存取存储器4d中写入转换后的数据文件用于传输到主模块2。在双端口随机存取存储器4d中写入的数据文件经由PCI-VME总线桥电路4c和VME总线1随后被传输到主模块2。
当对应的PCI-VME模块4被设定为主导部件时，作为VME总线1的主导部件的VME主/从通信单元4a，利用PCI总线控制器4b，可以将请求新(变化的)数据传输的命令数据传输到智能电子装置的全部输入/输出模块3-1、3-2、...、3-n或者输入/输出模块3-1、3-2、...、3-n中特定的一个模块，所述智能电子装置例如为位于分站中的数字保护中继器。同样地，VME主/从通信单元4a可以从双端口随机存取存储器4d读出接收的变化的数据，使用安装在PCI-VME模块4中的操作系统程序将该数据转换成文件，并且经由短距离和/或全球网络(如以太网和/或因特网)或者专用串行通信线路将转换后的数据文件传输到管理装置。
PCI-VME模块4可以利用PCI总线4e作为包括PCI-VME总线桥电路4c的电路之间的数据通信路径。PCI-VME模块4可以实现为具有个人计算机体系结构的电路板，该个人计算机体系结构使用硬盘或闪存、中央处理器(CPU)、RAM(随机存取存储器)等以便安装和运行操作系统程序。
为了进行通信，PCI-VME模块4可以经由公知的以太网和/或因特网连接到远程位置的管理装置上，或者经由专用串行通信线路(例如，RS232C或RS485型串行通信线路)连接到近距离的管理装置上。
用于分站自动化系统的通信网关设备可以进一步包括主模块2。
主模块2连接到VME总线1上以进行通信。主模块2可以包括用作为VME总线1的第一主导部件的VME总线控制器2b，从而收集来自布置在分站内的多个智能电子装置的输入/输出模块3-1、3-2、...、3-n的数据并将所述数据传输到管理装置，或者将来自管理装置的命令传输到多个智能电子装置的输入/输出模块3-1、3-2、...、3-n中。
这里，由于除了PCI-VME模块4之外，主模块2也安装在分站中，所以能够利用先前安装的主模块2作为通信主导装置的备用装置，在这种配置中，PCI-VME模块4进一步设置在用于分站自动化的网络系统中，该网络系统包括主模块2、多个输入/输出模块3-1、3-2、...、3-n，以及VME总线1。
下文中，将会对用于分站自动化系统的通信网关设备的操作进行描述。
首先，将对当主模块2被设定为通信主导部件时的操作进行描述。
响应于周期性操作或管理者的非周期性的操作，如前所述，当接收来自近距离或长距离定位的管理装置的新的(变化的)数据的传输请求时，利用VME总线控制器2b经由VME总线1，经由有线或无线通信，被设定为主导部件的主模块2将请求传输新的(变化的)数据的命令数据传输到智能电子装置如布置在分站中的多个数字保护中继器的全部输入/输出模块3-1、3-2、...、3-n，或者输入/输出模块3-1、3-2、...、3-n中特定的一个模块。
智能电子装置的全部输入/输出模块3-1、3-2、...、3-n的VME总线解码器3a1、3a2、...、3an或者全部输入/输出模块3-1、3-2、...、3-n中特定的一个模块的VME总线解码器随后将相应的命令数据写入到全部双端口随机存取存储器3b1、3b2、...、3bn中或者全部双端口随机存取存储器3b1、3b2、...、3bn中特定的一个中。
从属通信单元3c1、3c2、...、3cn将在对应的输入/输出模块3-1、3-2...3-n中变化的数据(即，从由对应的智能电子装置控制的变压器、绝缘开关装置、中继器等接收到的指示状态信息的数据)写入到对应的双端口随机存取存储器3b1、3b2、...、3bn中。
因此，对应的VME总线解码器3a1、3a2、...、3an从相应的双端口随机存取存储器3b1、3b2、...、3bn中读出变化的数据，从而将所述数据传送到主模块2和PCI-VME模块4。
PCI-VME模块4将经由外部VME总线1接收到的数据通过安装在其中的PCI-VME总线桥电路4c传送到内部PCI总线4e，因此将变化的数据写入双端口随机存取存储器4d中。
VME主/从通信单元4a从双端口随机存取存储器4d读出变化的数据，使用安装在PCI-VME模块4中的操作系统程序将该数据转换成文件，并且在双端口随机存取存储器4d中写入转换后的数据文件从而再次传送到主模块2。写入到双端口随机存取存储器4d中的数据文件被经由PCI-VME总线桥电路4c和VME总线1传送到主模块2。
利用短距离网络和/或全球网络(例如以太网和/或因特网)经由有线的或无线的通信，或者利用专用串行通信网络，主模块2将接收到的数据文件传输到管理装置。
下文中，将对当PCI-VME模块4被设定为通信主导部件时的操作进行描述。
响应于周期性操作或管理者的非周期性的操作，如前所述，当接收来自近距离或长距离定位的管理装置的新的(变化的)数据的传输请求时，利用PCI总线控制器4b经由VME总线1，经由有线或无线通信，被设定为主导部件的PCI-VME模块4的VME主/从通信单元4a将用于请求传输新的(变化的)数据的命令数据传输到智能电子装置如布置在分站中的多个数字保护中继器的全部输入/输出模块3-1、3-2、...、3-n。
智能电子装置的全部输入/输出模块3-1、3-2、...、3-n的VME总线解码器3a1、3a2、...、3an或者输入/输出模块3-1、3-2、...、3-n中特定一个模块的VME总线解码器将相应的命令数据写入到全部双端口随机存取存储器3b1、3b2、...、3bn中或者双端口随机存取存储器3b1、3b2、...、3bn中特定的一个中。
对应的从属通信单元3c1、3c2、...、3cn将对应的输入/输出模块3-1、3-2、...、3-n中变化的数据(即，从由对应的智能电子装置控制的变压器、绝缘开关装置、中继器等接收的用于指示状态信息的数据)写入到对应的双端口随机存取存储器3b1、3b2、...、3bn中。
VME总线解码器3a1、3a2、...、3an随后从相应的双端口随机存取存储器3b1、3b2、...、3bn中读出变化的数据，从而经由VME总线1传送到PCI-VME模块4。
VME主/从通信单元4a从双端口随机存取存储器4d读出接收到的变化的数据，利用安装在PCI-VME模块4中的操作系统程序将该数据转换成文件，并且经由短距离网络和/或全球网络(如以太网和/或因特网)或者专用串行通信网络，将转换后的数据文件传输到管理装置。
传输到管理装置的数据文件可以通过具有分站自动化程序和安装在计算机中的管理装置的数据库程序的计算机来显示和打印出来。同样地，如当前布置在分站中的开关装置、变压器、断路器等装置的操作状态可以通过分站自动化程序监控和分析。
因为用于分站自动化系统的通信网关设备包括具有PCI-VME总线桥电路的PCI-VME模块，所以可以经由VME总线(其提供数据通信路径)将从多个输入/输出模块接收到的数据传送到PCI总线或者将PCI总线的数据传送到VME总线。因此，网关设备与具有利用PCI总线的计算机体系结构是兼容的是可能的，从而具有计算机体系结构的装置能够接收来自经由VME总线连接的已经安装的多个输入/输出模块的数据，并且将该数据转换成文件。结果是，分站自动化系统能够获得多种效果，例如将每个传输/接收数据转换成计算机文件，并且由于通信网络的使用而减少了成本，所述网络通信利用现存的工业用VME总线。
在用于分站自动化系统的通信网关设备中，PCI-VME模块具有将数据转换成文件格式的操作系统程序(典型地，称为“OS”)，例如安装在PCI-VME模块中的WINDOW和LINUX，因此，可以以文件为单位生成、存储和管理从分站中的多个智能电子装置的输入/输出模块传输的和分站管理所需要的每个工程信息(数据)。
一种用于分站自动化系统的通信网关设备，其用于从布置在分站中的多个智能电子装置收集数据并将该数据传送到管理装置，或者用于将命令从所述管理装置传输到所述多个智能电子装置。用于分站自动化系统的通信网关设备包括：主模块，其连接到用于通信的VME总线并且该主模块具有VME总线控制器，该VME总线控制器从智能电子装置收集数据并将该数据传输到管理装置，或者将来自管理装置的命令传输到所述多个智能电子装置；以及PCI-VME模块，其具有将VME总线的数据传送到PCI总线或者将PCI总线的数据传送到VME总线的PCI-VME总线桥电路，并且PCI-VME模块还具有为将数据转换成文件而安装的操作系统程序。因此，经由作为工业串行数据总线的VME总线从多个智能电子装置收集工程数据，该工程数据通过PCI-VME模块转换成计算机文件并且通过主模块传送到管理装置。同样地，能够如原样使用现有VME总线的结构中的并行数据通信网络，这能使网络建造的成本的增加最小化，维持通信效率，并且以计算机文件为单位生成、存储和管理分站之中的每个设施的工程数据。
在用于分站自动化系统的通信网关设备中，PCI-VME模块设置有连接到PCI-VME总线桥电路的可读写的双端口随机存取存储器，PCI-VME总线桥电路允许与主模块和多个输入/输出模块的数据传输和接收，多个输入/输出模块经由双端口随机存取存储器连接到VME总线以进行通信。
在用于分站自动化系统的通信网关设备中，PCI-VME模块进一步包括PCI总线控制器。因此，PCI-VME模块能够用作为VME总线的第二主导部件从而指示数据传输，因此单独收集来自多个输入/输出模块的工程数据。
在用于分站自动化系统的通信网关设备中，PCI-VME模块和主模块能被配置为单一模块，例如，PCI-VME模块可以配置为起到PCI-VME模块和主模块两者的作用。因此现有主模块能够简单地由PCI-VME模块代替。同样地，工业用VME总线能够如原来那样使用，其能够实现为现有的底板印制电路板的物理形式，因此能够以最小的成本以计算机文件为单位生成、存储和管理来自多个输入/输出模块的工程数据。
前述实施例和优点仅仅是示例性的并且不能解释为对本公开的限制。本教导能够容易地应用于其它类型的设备上。该说明书意图为说明性的，并且不会限制权利要求的范围。多种选择、修改和改变对于本领域的那些技术人员而言显而易见的。这里示例性实施例的特征、结构、方法和其它特性可以以多种方式结合从而获得额外的和/或选择的示例性实施例。
因为现有的特征可以以多种形式具体化而不会偏离特征的特性，应当理解的是，上述实施例不会由前面描述的任何细节限制，除非特别说明，而应当解释为广泛地在附属权利要求所限定的范围内，并且因此落在权利要求的边界和界限或这些边界和界限的等价物内的所有的改变和修改因此意图由附属权利要求包括。

Claims (5)

1.一种用于分站自动化系统的通信网关设备，其特征在于，所述网关设备包括：
VME总线，其提供数据通信路径，所述VME即VERSA模块欧洲卡；
PCI-VME模块，其连接到用于通信的所述VME总线，并且具有PCI-VME总线桥电路，所述PCI即外部设备互连，所述PCI-VME总线桥电路将VME总线的数据传送到PCI总线或者将PCI总线的数据传输到VME总线，并且所述PCI-VME模块配置为具有连接到所述PCI-VME总线桥电路的PCI总线控制器以用作所述VME总线的第二主导部件；
主模块，其经由用于通信的所述VME总线联接到所述PCI-VME模块，并且所述主模块包括配置为用作所述VME总线的第一主导部件的VME总线控制器，
其中所述主模块不是所述PCI-VME模块的一部分；以及
多个输入/输出模块，其连接到用于通信的所述VME总线。
2.根据权利要求1所述的网关设备，其中，所述PCI-VME模块安装有将数据转换成文件的操作系统程序。
3.一种用于分站自动化系统的通信网关设备，其用于从布置在所述分站中的多个智能电子装置收集数据并将所述数据传输到管理装置或者用于将命令从所述管理装置传输到所述多个智能电子装置，其特征在于，所述网关设备包括：
VME总线，其提供数据通信路径，所述VME即VERSA模块欧洲卡；
主模块，其连接到用于通信的所述VME总线，并且所述主模块具有用作所述VME总线的第一主导部件的VME总线控制器，所述主模块从所述多个智能电子装置收集数据并将所述数据传输到所述管理装置或者将所述管理装置的命令传输到所述多个智能电子装置；
PCI-VME模块，其连接到所述VME总线，并且所述PCI-VME模块具有PCI-VME总线桥电路，所述PCI即外部设备互连，所述PCI-VME总线桥电路将VME总线的数据传输到PCI总线或者将PCI总线的数据传输到VME总线，所述PCI-VME模块具有将所述数据转换成文件的操作系统程序，并且所述PCI-VME模块配置为具有连接到所述PCI-VME总线桥电路的PCI总线控制器以用作所述VME总线的第二主导部件；以及
多个输入/输出模块，其连接到用于通信的所述VME总线，并且每个输入/输出模块布置在所述智能电子装置的对应的装置中，
其中所述主模块不是所述PCI-VME模块的一部分。
4.根据权利要求3所述的网关设备，其中，所述PCI-VME模块包括连接到所述PCI-VME总线桥电路的可读写的双端口随机存取存储器，用于与所述主模块和连接到用于通信的所述VME总线的多个输入/输出模块进行数据通信。
5.根据权利要求3所述的网关设备，其中，所述PCI-VME模块和所述主模块被配置为单一模块，从而从所述多个智能电子装置收集数据并将所述数据传输到所述管理装置或者将来自所述管理装置的命令传输到所述多个智能电子装置，将所述VME总线的数据传送到所述PCI总线或者将所述PCI总线的数据传送到所述VME总线，并且将所述数据转换为文件。
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