VP-EC203数据采集器使用说明(V1.0).doc

数据采集器（EC-203）介绍及说明目录第一节 数据采集器的特性1.1 概述数据采集器（EC-203）是基于工业级ARM9（AT91RM9200）主处理芯片的测控平台，它主要担负着电网的自动电压控制及无功优化(简称AVC)和广域向量实时测量（简称PMU）的机组三相电压、三相电流、转子电压、鉴相信号,出线的三相电压、三相电流等各种实时向量和电气参数的数据测量，并通过DCS来调节机组的有功、无功出力,利用投退开关量信号和增减磁信号等完成安全电压约束下的全网最优电压无功控制的调节功能。1.2系统配置图1.1 电厂AVC+PMU的硬件配置框图注：根据电厂的需求和整个系统负荷可以支持的程度，PMU后台机和AVC/AGC后台机，以及PMU数据管理机和AVC/AGC数据管理机可以合二为一。1.3 结构数据采集器（EC-203）采用模块化设计：交流和开关量采集模块：该模块对输入模拟量进行A/D变换，12路16位AD变换器，4800Hz高速采样，单一采样脉冲触发采样保持电路，TI高性能DSP芯片负责向量计算。在每一个采样时刻完成对16路开关信号的检测，分辨率可达到0.2ms。开关信号通过光电隔离，数据带有GPS绝对时标。交流输入模块：将12路交流信号（电压和电流可以任意组合）经由PT和CT变换成5V的信号供A/D转换用。根据工程需要可配备测量级或保护级变换器。开关量输出模块：可控制8/16路开关。每路既可单独使用，也可组合成对分别控制8/16个开关的分合。遥控返回时间、选择返校时间在线设定。直流模拟量输入输出模块：可测量11路020mA（或420mA）信号，提供两路或420mA电流输出。所有直流模拟量输入与控制系统完全隔离。CPU模块：采用ARM9芯片作为主处理器，协调管理机箱内各插件的工作，实现信息的高速采集、传送与处理。同时实现AGC/AVC的下位机功能。电源模块：直流110V/220V，交流220V输入，1%的纹波指标确保了采集测量的精度。P1P2P4P1P2P3P4P5P6交流输入模块交流和开关量采集模块CPU模块交流输入模块交流和开关量采集模块直流输入输出模块CPU模块开关量输出电源模块图1.2 EC203机箱内部插件布置图注：根据实际情况，P7-9可以不配置。1.4 模块接口端子图1.3 EC203背板端子图a) P1为交流插件的接线端子。端子命名方法为：模拟量类型（电压、电流）+模拟量组号+相别；电流端子名后加“”表示为电流输出端子，不加“”为电流输入端子；“FG”为屏蔽地接点。VP-EC203D装置测量相电压和相电流，因此必须接入中性点Un。nU(n为2-7)是备用电压的正端，nU(n为2-7)是相应备用电压的负端，b) P2为交流CPU和开关量插件的接线端子。KP+、KP-接鉴相信号，N+、N-接转速信号，YXCOM是开入量负公共端。DI1DI16是16路开入量正输入端。c) P3为直流输入输出插件的接线端子。“FG”为屏蔽地接点。AI1AI10是10路420mA信号输入端。AO1、AO2是2路420mA信号输出端d) P4是通讯管理插件的接线端子。“PPS”、“GPS”为GPS信号光纤接入端子；“PPS”为秒脉冲输入端子；“LAN”为以太网电接口。e) P5是信号开出插件的接线端子。f ) P6为电源插件的接线端子。“FG”为屏蔽地接点。第二节 电源模块21 输入可采用交直流220V输入。22 输出电源模块共计输出5V/10A、+15V/2A、-15V/2A和24V/1A共计四路输出，其中24V/1A与其他电源输出是单独隔离的，可应用于转速探头或开关量输入的电源供给。23 指示灯分别指示5V/10A、+15V/2A、-15V/2A和24V/1A的状态，当指示灯未点亮的情况下，应尽快替换排除故障。2.4 接口端子电源模块的背板端子见图1.3，其中220V+和220V-是接交直流220V的，当接直流时，应注意正负方向不能接反，当接交流时，应将端子上的FG接入地线。24V1+/-和24V2+/-是将电源中同一个24V接出，作为系统中转子探头或开头量输入的电源使用，但应注意的是，电源24V的最大电流只有1A。NC端子是备用端子，在这里没用到。第三节 开关量输出模块3.1 概述开关量输出模块是CPU模块直接控制的十六路松下DSP2A-DC24V继电器组成的，这十六路继电器也可组合成8组分合继电器用于电厂的控制。3.2 指示灯开关量输出模块的机箱背板上，在每个继电器输出的两个端子中间有一个绿色发光LED，作为继电器开合的标志，当LED点亮时，表示继电器合上，反之继电器触点打开。3.3 端子开关量输出模块的端子由二个16针的PHOENIX端子组成，端子的定义见图1.3。3.4 调试方法在通过CPU模块的调试口，进入嵌入式linux的控制台程序后，在/root目录下运行程序yk(输入./yk后回车),调试程序yk将每隔一秒依次闭合一路继电器(注意继电器开合的声音和绿色LED的点亮)，在全部闭合16路继电器后，再按同样的过程序依次释放16路继电器，完成整个调试工作。注：在调试开关量输出模块前，应确定现场的AVC是退出状态。第四节 直流模拟量输入输出模块4.1概述直流模拟量输入输出模块采用12位串行A/D采样芯片，12位串行D/A输出芯片，由CPU模块通过SPI总线直接采集和控制，能最大采集11路0-20mA(4-20mA)，输出2路4-20mA直流信号。直流信号由三部分组成，第一部分是11路（初期是5路）直流输入信号，第二部分是三路测试信号，第三部分是2路直流输出信号。4.2 端子直流模拟量输入输出模块的端子由二个16针的PHOENIX端子组成，端子的定义见图1.3。FG接地线（可不接），AIx+/-(x=1-11)分别接入11路直流输入的正负端，AOx+/-(x=1-11)分别接2路直流输出的正负端，注意方向不能接反。4.3 测试办法4.3.1 SPI通讯的测试在数据采集调试程序或本地液晶（选用）的直流量选项中，查看三路测试信号（一般来说，应该是倒数第5、4、3量），应分别是10mA、0mA及20mA左右，如果显示正常，则通讯正常。4.3.2 直流输出信号的测试在通过CPU模块的调试口，进入嵌入式linux的控制台程序后，在/root目录下运行程序dc(输入./dc x.x后回车,x.x为希望输出的直流的mA数,如5.5，4mA以下的量输出全为4mA)，2路输出同时输出x.xmA，可利用数字万用表的20mA档测量输出是否为希望的值。4.3.3 直流输入信号的测试可利用2路直流输出信号，将其引入上面的直流输入通道，通过数据采集调试程序或本地液晶（选用）查询测量是否正确。第五节 CPU模块5.1 概述 CPU模块主要功能是接收交流和开关量采集模块(DSP板)采集过来的实时相量、模拟量、遥信和功角等数据，并利用接收到GPS时钟将其打上时标，并通过10M100M以太网将数据发送到后台机和数据集中管理器，同时利用嵌入式linux的多任务并行的特点，并行完成电网的自动电压控制及无功优化(AVC)功能。5.2 指示灯在机箱背面，CPU挡板上有三个绿色发光二极管，指示以太网的链接和数据收发的情况，当以太网线插上后，应该是三个灯都亮，当以太网收发数据的时候，数据灯闪亮。在机箱前面板同样有6个发光二级管，它们分别的定义为：“运行”当程序正常运行时，每隔一秒，这个灯亮一次或灭一次，指示PMU主程序是否正常运行。“故障”备用。“自动”表示和交流和开关量采集模块(DSP板)的通讯情况，如果也是每隔一秒，灯亮或灯灭一次，表示与其工作正常。“链接”实际上是以太网的数据灯，以太网链接上后，应正常点亮，如果正常收发数据时，灯以固定频率闪烁。“A”GPS的秒脉冲信号。“B”GPS的时间信号。5.3 端子CPU模块的端子见图1-3。“LAN”是标准10M100M以太网接口，但应特别注意的是，要求必须用屏蔽以太网接头，并与以太网线的屏蔽层一起连接到电厂的地线上。“SERIAL/DEBUG”是一DB25公头，上面是一个RS485口(1-485A，14-485B)，两个RS232口（5和17-GND，7-RX1，19-TX1，9-RX2，21-TX2），以及一个调试口(11和23-GND，13-RXD，25-TXD)，其中RS485和两个串口都是暂时保留（没用），主要使用是是调试口，作为CPU模块的维护端口，具体使用说明见后面。“KEY/MOUSE”本身作为两个USB口，是接USB鼠标和键盘的，但暂时没用。“GPS”接GPS传送的时间信号（年月日时分秒）。“PPS”接GPS的秒脉冲信号，以使整个系统的时候达到精确到微秒的精度。5.4 维护5.4.1 初始化如果CPU模块是一块新板或者上面的程序已经丢失，则需要对CPU模块进行初始化。Step 1:去掉跳线JP2，打开超级终端(115200、8、无、1、无)，加电，在超级终端会出现“CCCCC.”；Step 2:在超级终端，点击菜单“传送发送文件”，选择协议“Xmodem”，文件名“xxxloader.bin”后点击发送，然后超级终端会出现下载Uboot的提示，然后继续出现“CCCCC.”；Step 3:通过同样的办法，在Xmodem下，发送文件u-boot.bin，发送完毕后，当显示“Hit any key to stop autoboot”时，按下任意键，会显示“FFTBoot”；Step 4:擦除FLASHFFTBootprotect off allFFTBooterase allStep 5:装入boot.binFFTBootloadb 20000000在超级终端，用Kermit模式发送文件boot.binFFTBootcp.b 20000000 10000000 5fff在超级终端，显示拷贝的情况；Step 6:装入u-boot.gzFFTBootloadb 20000000在超级终端，用Kermit模式发送文件u-boot.gzFFTBootcp.b 20000000 10010000 ffff在超级终端，显示拷贝情况Step 7:关闭电源，合上跳线JP2，重启机器，重新进入FFTBoot；Step 8:装入uImageFFTBootloadb 21000000在超级终端，用Kermit模式发送文件uImageFFTBootcp.b 21000000 10060000 文件大小注：在上传完文件后，会显示上传文件的情况，例如:# Ready for binary (kermit) download to 0x21000000 at 115200 bps.# Total Size = 0x000c46c9 = 804553 Bytes# Start Addr = 0x21000000则c46c9就是上传文件的大小；Step 9:装入pmuramdisk.gzFFTBootloadb 21100000在超级终端，用Kermit模式发送文件pmuramdisk.gzFFTBootcp.b 21100000 10200000 文件大小Step 10:网络参数设置FFTBootsetenv ethaddr 12:34:56:78:99:XX(XX=01-ff)注：这里设置的是网络的硬件MAC地址，前5个参数不要改，最后一个参数应每台机器都不同。FFTBootsetenv ipaddr IP地址（192.168.1.xx）注：IP地址的第四个参数也应该是唯一的。FFTBootsetenv serverip 服务器地址(缺省8)FFTBootsetenv bootdelay 5FFTBootsaveenvStep 11:自动运行参数的设置FFTBootsetenv bootargs root=/dev/ram rw initrd=0x21100000,6000000 ramdisk_size=15360 console=ttyS0,115200 mem=32MFFTBootsetenv bootcmd cp.b 10200000 21100000 580000;bootm 10060000FFTBootsaveenvStep 12:FLASH区域保护FFTBootprotect on 1:0-63Step 13:重新上电复位，完成所有初始化的工作。5.4.2 IP地址的设置当一块板初始化后，这块板的IP地址默认为“8”，在一个项目或者一个电厂中，每台机器的IP地址应是唯一的，因此就需要对IP地址进行设置。在知道当前装置的IP地址的情况下，可以通过液晶或调试软件进行IP地址的设置，但上面的两种办法无法实现的话，可采用以下的办法。Step 1:系统启动后，以超级用户root登录，显示“rootAT91RM9200DK /root$”；Step 2:进入目录/mnt/jffs2/sysrootAT91RM9200DK /root$ cd /mnt/jffs2/sysStep 3:键入命令rootAT91RM9200DK sys$vi ipStep 4:进入vi程序后，先键入字符“i”，进入“Insert”模式，后敲入内容：ifconfig eth0 8ifconfig lo upStep 5:点击“ESC”键，退出“Insert”模式，然后敲入“:wq”，退回到“rootAT91RM9200DK sys$”；Step 6:更改文件的属性，使之可执行rootAT91RM9200DK sys$chmod 777 ipStep 7:重新上电后，新设的IP地址生效。注：如果已存在ip 这个文件，由于修改文件比较麻烦，建议直接用“rootAT91RM9200DK sys$rm ip”删除文件后，重新按照上面的步骤设置IP地址。5.4.3 用网络配置文件的办法采用串口下传uImage和pmuramdisk.gz分别需要5分钟和30分钟左右，如果想降低传输时间，可采用附带的tftp程序。按顺序完成5.4.1中Step1-7后，先执行Step10(注：这里配置setenv serverip 8时，应配置自己机器的IP地址，但必须是192.168.1网段的),配置完后，运行xxtftpserverTFTPSRV.EXE后，键入FFTBoottftp 21000000 uImage,传输完成后继续执行FFTBootcp.b 21000000 10060000 文件大小，按照同样的办法，键入FFTBoottftp 21100000 pmuramdisk.gz, 传输完成后继续执行FFTBootcp.b 21100000 10200000文件大小,然后从Step11依次执行。注：tftp服务程序有两个目录tftpserver和tftpboot，这两个目录应在一个根目录下，且uImage和pmuramdisk.gz程序必须放在两个目录中。5.4.4 FLASH数据区的分布硬件中的FLASH主要是存贮非易失性数据，主要是程序和配置，初始化过程主要是将相应的程序和配置存入相应的位置，在过程中难免有些出错，这需要重传，但如果重新来过的话，未免需要太多时间。现将每个步骤所对应的FLASH区一一列明，如果某一步骤出错，需要重传，可只针对对应区域擦除重写。本系统采用是16M FLASH，分为128个扇区（0-127），其中Step5、6、10和11保存的是嵌入式linux的BIOS（uboot）和它的配置，占用3个扇区(0-2),Step8的uImage占用7个扇区(3-9)，Step9的pmuramdisk.gz占用54个扇区(10-63)，而IP地址等是存入后面的空间(64-127)。如果相应的区域出错或被误保护，则应按下列步骤处理，以Step8为例，首先执行FFTBootprotect off 1:3-9解除相应扇区的