CN209845010U - 多通道通信控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多通道通信控制系统，包括：若干个数据检测运算单元、若干个功能模块控制单元以及数据通信交换单元，每个数据检测运算单元与一设备对应，数据检测运算单元包括第一传输部和第二传输部，数据检测运算单元能够对第一传输部/第二传输部输入的信号进行数据通信协议转化并向第二传输部/第一传输部输出；每个数据检测运算单元通过第一传输部与若干个功能模块控制单元连接，功能模块控制单元能够与该设备的部件连接以采集部件的运行信号或者输出控制部件运行的控制信号；数据通信交换单元通过第二传输部与数据检测运算单元连接；设置具有统一协议的端口来上传数据以实现设备之间数据交互，实现不同设备的不同部件的控制。

Description

多通道通信控制系统

技术领域

本实用新型涉及控制系统领域，特别涉及一种多通道通信控制系统。

背景技术

经济的快速发展带来的是电力系统及电力电子领域的进步，各种高压和超高压技术的应用越来越多，中高压电能治理装置、中高压变频装置、中高压电力电子变压器装置以及超高压柔性直流输电装置得到大规模应用和发展，同时，平台化、智能化、可靠性开发成为各企业重点发展的方向。

现有技术中，对电力电子领域中各个设备的数据采集以及控制，其中一种结构是，每台设备上都需要配置对应的控制系统，控制系统需要通过不同的功能模块来检测设备上的不同部件的运行数据或者输出控制指令到设备的各个部件，而由于每个控制系统的传输手段不同，因此不同设备之间的控制系统是不互关联的，不同设备之间的数据无法相互共享；

另一种结构是，监控通信终端连接各个运算单元来配对不同的设备，但是运算单元本身的配置也会受到局限，不能够兼顾到不同设备上的所有部件，因此以上两种结构都会存在缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种多通道通信控制系统，能够以具有统一传输端口的三级架构来实现对设备部件的控制以及设备之间的数据交互。

本实用新型的一种实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：多通道通信控制系统，包括：

若干个数据检测运算单元，每个数据检测运算单元与一设备对应，数据检测运算单元包括第一传输部和第二传输部，数据检测运算单元能够对第一传输部/第二传输部输入的信号进行数据通信协议转化并向第二传输部/第一传输部输出；

若干个功能模块控制单元，每个数据检测运算单元通过第一传输部与若干个功能模块控制单元连接，功能模块控制单元能够与该设备的部件连接以采集部件的运行信号或者输出控制部件运行的控制信号；

数据通信交换单元，通过第二传输部与数据检测运算单元连接。

所述第一传输部为RapidIO通信接口。

所述第二传输部为Ethernet通信接口。

所述数据通信交换单元上设置有第三传输部，数据通信交换单元通过所述第三传输部与用户终端连接。

所述第三传输部为包含Modbus RTU协议、104协议以及IEC61850协议中的一种或多种的接口。

所述数据检测运算单元包括第一主板以及若干个与第一主板连接的第一功能板，所述第一主板分别与第一传输部和第二传输部连接，第一功能板接收第一主板传送的数据进行预处理，再发送至第一主板进行通信协议转换。

所述第一主板包括FPGA逻辑芯片，第一主板通过所述FPGA逻辑芯片与若干个第一功能板实现RapidIO通信或LVDS通信；第一主板通过FPGA逻辑芯片与数据通信交换单元实现Ethernet通信。

所述第一主板还包括与FPGA逻辑芯片连接的数字处理器，所述数字处理器用于接收FPGA逻辑芯片发送的数据并进行数据通信协议转换处理。

所述第一功能板为模拟输入输出板、数字输入输出板或电源板。

所述功能模块控制单元包括与数据检测运算单元连接的第二主板以及若干个与第二主板连接的第二功能板，所述第二功能板采集设备部件的运行信号并发送给第二主板或者将第二主板发送的控制信号发送给设备部件。

本实用新型的有益效果是：多通道通信控制系统包括数据通信交换单元、数据检测运算单元以及功能模块控制单元，数据通信交换单元与数据检测运算单元通过第二传输部连接，数据检测运算单元与一设备连接，数据检测运算单元与若干功能模块控制单元通过第一传输部连接，每个功能模块控制单元与该台设备的部件连接，通过第一传输部和第二传输部通过对不同设备的数据进行协议的转换和数据的统一处理，能够令不同设备之间实现数据互通，同时，功能模块控制单元能够实现对设备部件的控制。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步地说明；

图1为本实用新型实施例的具体原理框图；

图2为本实用新型实施例数据检测运算单元的原理图；

图3为本实用新型实施例功能模块控制单元的原理图。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1-3，多通道通信控制系统，包括：

若干个数据检测运算单元2，每个数据检测运算单元2与一设备对应，数据检测运算单元2包括第一传输部和第二传输部，数据检测运算单元2能够对第一传输部/第二传输部输入的信号进行数据通信协议转化并向第二传输部/第一传输部输出；

若干个功能模块控制单元3，每个数据检测运算单元2通过第一传输部与若干个功能模块控制单元3连接，功能模块控制单元3能够与该设备的部件连接以采集部件的运行信号或者输出控制部件运行的控制信号；

数据通信交换单元1，通过第二传输部与数据检测运算单元2连接。

在本实用新型的一个实施例中，采用了三级架构，第一级为数据通信交换单元1，用于整个多通道通信控制系统的数据汇总，实现监视和控制的功能，第二级为若干个数据检测运算单元2，所述数据检测运算单元2上设置有第一传输部和第二传输部，数据通信交换单元1与若干数据检测运算单元2通过所述第二传输部连接，其中，每个数据检测运算单元2对应一台设备，用于监视和控制该台设备的运行状态；第三级为若干个功能模块控制单元3，所述功能模块控制单元3通过所述第一传输部与数据检测运算单元2连接，每个数据检测运算单元2控制下的功能模块控制单元3分别控制该台设备的不同部件，用于采集该部件的运行信号或者下发传输过来的控制信号；采用具有统一传输协议的第一传输部和第二传输部以及加入了功能模块控制单元3，实现了不同设备之间数据的交互以及对设备部件最大程度地控制。

所述数据通信交换单元1优选为能够同时与5个数据检测运算单元2，也能够对数据通信交换单元进行优化提升后与更多的数据检测运算单元2连接，这里的优化提升包括硬件和软件的升级优化。

本实用新型的工作流程如下：功能模块控制单元3与设备的各个部件连接，采集部件的各种电量信息，包括电压、电流等，将这些参数通过第一传输部发送到该功能模块控制单元3所属的数据检测运算单元2，数据检测运算单元2对发送过来的数据进行通信协议的转换，然后再将处理好的数据通过第二传输部与数据通信交换单元1进行数据交换；数据通信交换单元1下发指令给对应的数据检测运算单元2，经过数据检测运算单元2进行通信协议转换的指令再下发给对应的功能模块控制单元3，该功能模块控制单元3根据指令控制与之连接的设备部件动作，完成指令的执行。

所述第一传输部为RapidIO通信接口。

所述第二传输部为Ethernet通信接口；Ethernet通信接口具有高速传输的功能，能够加快处理数据和传输数据的速度。

所述数据通信交换单元1上设置有第三传输部，数据通信交换单元1通过所述第三传输部与用户终端连接；对于一个庞大的系统，通常会接入用户终端，实现便携的、远程的监视与控制，通过第三传输部来实现与用户终端的数据交互。

所述第三传输部为包含Modbus RTU协议、104协议以及IEC61850协议中的一种或多种的接口。

所述数据通信交换单元1包括通信机以及与所述通信机连接的对外通信功能模块，所述通信机与第二传输部连接，与数据检测运算单元2进行数据交互，通信机将传送的数据发送给对外通信功能模块，对外通信功能模块与第三传输部连接，实现与用户终端之间的通信。

参照图2，所述数据检测运算单元2包括第一主板21以及若干个与第一主板21连接的第一功能板22，所述第一主板21分别与第一传输部和第二传输部连接，第一功能板22接收第一主板21传送的数据进行预处理，再发送至第一主板21进行通信协议转换。

数据检测运算单元2与数据通信交换单元1、功能模块控制单元3的通信均通过所述第一主板21来实现，第一功能板22用于对发送到第一主板的数据进行预处理，如：将模拟信号转换为数字信号、对数字信号进行进一步处理等，再将预处理好数据发送到第一主板21上，第一主板21对预处理好的数据进行通信协议的转换，最后将转换好的数据发送出去。

所述第一主板21与第一功能板22之间通过RapidIO或LVDS进行通信，可采用上述两种通信协议中的一个，另一种作为备用，在安全性和稳定性上都有一定的提升，所述数据检测运算单元2中的第一功能板22均可自由调配，通过第一主板21来配置。

所述第一主板21包括FPGA逻辑芯片，第一主板21通过所述FPGA逻辑芯片与若干个第一功能板22实现RapidIO通信或LVDS通信；第一主板21通过FPGA逻辑芯片与数据通信交换单元1实现Ethernet通信；数据检测运算单元2与数据通信交换单元1之间的Ethernet通信、与功能模块控制单元3之间的RapidIO通信以及与第一功能板22之间的RapidIO通信或LVDS通信都是通过所述FPGA逻辑芯片来实现。

所述第一主板21还包括与FPGA逻辑芯片连接的数字处理器，所述数字处理器用于接收FPGA逻辑芯片发送的数据并进行数据通信协议转换处理。

所述第一功能板22为模拟输入输出板、数字输入输出板或电源板；模拟输入输出板的功能在于对模拟量的处理，将模拟量转换为数字量；数字输入输出板的功能在于对数字量的进一步处理，处理好的数据发送到第一主板21上进行通信协议的转换，电源板能够提供稳定的工作电压和电流环境。

参照图3，所述功能模块控制单元3包括与数据检测运算单元2连接的第二主板31以及若干个与第二主板31连接的第二功能板32，所述第二功能板32采集设备部件的运行信号并发送给第二主板31或者将第二主板31发送的控制信号发送给设备部件。

所述第二功能32为光纤板，与第二主板31之间通过RapidIO或LVDS进行通信，优选其中一种，另一种备用，光线板用于与设备部件的数据交换采集，采集该部件的各种电量信息，包括电压、电流、功率以及负荷等，发送给第二主板31，第二主板31通过第一传输部发送到数据检测运算单元2，第二功能板32还能够下发数据检测运算单元2发送过来的控制指令，控制与之连接的设备部件工作；所述第二主板31采用DSP+FPGA的架构，FPGA逻辑芯片用于通信，DSP用于数字信号的处理。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.多通道通信控制系统，其特征在于，包括：

若干个数据检测运算单元(2)，每个数据检测运算单元(2)与一设备对应，数据检测运算单元(2)包括第一传输部和第二传输部，数据检测运算单元(2)能够对第一传输部/第二传输部输入的信号进行数据通信协议转化并向第二传输部/第一传输部输出；

若干个功能模块控制单元(3)，每个数据检测运算单元(2)通过第一传输部与若干个功能模块控制单元(3)连接，功能模块控制单元(3)能够与该设备的部件连接以采集部件的运行信号或者输出控制部件运行的控制信号；

数据通信交换单元(1)，通过第二传输部与数据检测运算单元(2)连接。

2.根据权利要求1所述的多通道通信控制系统，其特征在于：所述第一传输部为RapidIO通信接口。

3.根据权利要求1所述的多通道通信控制系统，其特征在于：所述第二传输部为Ethernet通信接口。

4.根据权利要求1所述的多通道通信控制系统，其特征在于：所述数据通信交换单元(1)上设置有第三传输部，数据通信交换单元(1)通过所述第三传输部与用户终端连接。

5.根据权利要求4所述的多通道通信控制系统，其特征在于：所述第三传输部为包含Modbus RTU协议、104协议以及IEC61850协议中的一种或多种的接口。

6.根据权利要求3所述的多通道通信控制系统，其特征在于：所述数据检测运算单元(2)包括第一主板(21)以及若干个与第一主板(21)连接的第一功能板(22)，所述第一主板(21)分别与第一传输部和第二传输部连接，第一功能板(22)接收第一主板(21)传送的数据进行预处理，再发送至第一主板(21)进行通信协议转换。

7.根据权利要求6所述的多通道通信控制系统，其特征在于：所述第一主板(21)包括FPGA逻辑芯片，第一主板(21)通过所述FPGA逻辑芯片与若干个第一功能板(22)实现RapidIO通信或LVDS通信；第一主板(21)通过FPGA逻辑芯片与数据通信交换单元(1)实现Ethernet通信。

8.根据权利要求7所述的多通道通信控制系统，其特征在于：所述第一主板(21)还包括与FPGA逻辑芯片连接的数字处理器，所述数字处理器用于接收FPGA逻辑芯片发送的数据并进行数据通信协议转换处理。

9.根据权利要求6或7或8所述的多通道通信控制系统，其特征在于：所述第一功能板(22)为模拟输入输出板、数字输入输出板或电源板。

10.根据权利要求1所述的多通道通信控制系统，其特征在于：所述功能模块控制单元(3)包括与数据检测运算单元(2)连接的第二主板(31)以及若干个与第二主板(31)连接的第二功能板(32)，所述第二功能板(32)采集设备部件的运行信号并发送给第二主板(31)或者将第二主板(31)发送的控制信号发送给设备部件。