变电站智能电子设备嵌入式以太网通信模块的设计 随着计算机技术、通信技术的日益成熟，变电站自动化系统获得了快速发展。

变电站智能电子设备嵌入式以太网通信模块的设计

随着计算机技术、通信技术的日益成熟，变电站自动化系统获得了快速发展。

变电站自动化系统可以把原本分隔的控制、保护、监视、通信和测量等装置以合适的形式进行集成。

由少量多功能智能电子设备lED组成自动化系统，通过站内的通信网络实现信息共享，可使信号电缆大为减少，系统结构简化。

这样，既提高了系统的经济性，又改善了系统的可靠性。

因此，变电站集成和自动化已成为电力行业降低安装、维护和运行成本的有效途径。

变电站自动化系统在实现其基本的功能之外，还应具备互操作性、可扩展性和高可靠性等性能。

层问数据交换量大，实时性、安全性要求高，通信方式一度以低速串行总线为主。

随着以太网技术的日益成熟，其在变电站自动化通信中的应用越来越广泛。

建议过程层与间隔层、间隔层与变电站层以及间隔层本层之间采用标准以太网方式通信。

在这种模式下，监控中心或远方调度中心可以采用TCP／IP协议通过广域网甚至Internet访问站内lED设备的数据。

传统以太网与PC机或工作站的硬件相配合，其网络协议(TCP／IP协议等)内嵌住操作系统中，因此在工业控制领域的应用受到限制。

嵌入式以太网利用嵌入式设计技术在微控制器(MCU)或微处理器(CPU)和以太网控制器上实现。

遵循IEEE802．3标准，并选用TCP／IP协议。

嵌入式以太网的硬件与微处理器或微控制器结合，网络协议内嵌在实时操作系统RTOS中，因此更适用于工业控制领域。

lED设备通常都具有RS232／485串行通信接口。将这些设备接入以太网有以下2种方案。

在lED设备中嵌入TCP／IP协议，使其本身成为网络节点。

此方案必须修改监测设备原来的软、硬件体系和结构，加入以太网的硬件接口及TCP／IP协议、以太网的驱动程序。

此方案主要用于开发以太网专用现场总线产品，开发周期长、投资大。

设计RS232／485与TCP／IP协议转换器，将网络接口软、硬件独立成一个转换模块，通过该模块的协议转换使IED设备接入以太网。

该方式简便易行、开发周期短，故应用较为，泛。本设计采用的是该方案。

硬件开发平台目前，基于32位机的嵌入式系统，都支持TCP／IP协议的软件库，可以实现以太网接口。

但是，高性能微处理器的应用价格及对硬件资源的要求都较高，而在应用底层并不需要功能这么强大的处理器。

所以采取在8位微处理器上实现嵌入式以太网接口的方案。

选取z—World公司的RCM2200核心模块进行二次开发，实现以太网接口及其他网络服务。

以RCM2200为核心的以太网通信模块可以将TCP端口接收到的数据从串口发送出去，也可以将串口接收的数据从TCP端口发送到以太网中传输，方便地将一个串行通信设备连接到以太网。

RCM2200包括一个Rabbit20008位微处理器，其外围扩展256kbFlash存储器、128kbSRAM和以太网控制器RTL8019。

作为8位总线的微处理器，Rabbit2000具有很高的计算速度，这对于实时操作系统极为重要。

它按照嵌入式系统开发要求设计，具有实时多任务内核，提供Socket级的TCP／IP协议编程，支持H3TP、FTP、SMTP、TE1NET等协议。

设备端支持全功能RS232／485通信。

此外，它配备了I／O驱动函数库，文件管理系统比较完善，可在Flash或SRAM上以数据文件格式存储系统或用户数据。

软件结构网络通信协议可以采用图2所示协议模型描述。

在以太网通信模块设计中，为节省资源，对模型进行简化，适当裁减网络通信协议，主要完成TCP／IP协议所提供和定义的功能及服务，并实现基于TCP／IP协议的Web服务。

通信模块的主要功能嵌入式以太网通信模块的应用，使问隔层与变电站层以及问隔层本层之问都采用标准TCP／IP协议通信。

进一步可以实现变电站自动化系统的无缝通信体系、不同设备问的互操作以及变电站自动化设备的网络化。

本模块除实现了基本的TCP／IP通信协议外，还实现了如下功能。

Web服务器。将Web服务器植入IED设备，在任何地方都可以从Internet获取lED提供的实时信息，当客户端浏览器向Web服务器发出请求时。

Web服务器利用从串口接收到的数据动态生成Web页面传送给用户。

用户也呵以根据需要通过Web浏览器发送信息给Web服务器，实现对lED设备的控制和维护。