通信模块设计要求及总体硬件结构

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1、通信模块设计要求及总体硬件结构智能断路器通信与监控功能要求低压电器一通信模块负责PROFINET协议解析，实现口动控制系统少智能断路器的通讯,为上位机提供各种实时数据，实现故障警报、电力参数监测、远程控制，参数设置等功能，从而使电力系统高效稳定运行，达到电气系统自动化控制和保护的冃的。同时低压电器通信模块作为数据集中器，为卜•级ModBus网络提供协议转换功能。使原有的基于ModBus现场总线的智能断路器能够联入到新一•代的PROFINET控制网络中，下图反映了常见的断路器监控与应用网络。（1）实现三相四线电流与电压数据的实时传输；（2）断路器工作状态、

2、分合间状态、整定参数等远程读取与配置修改；（3）高温，过载，过欠电压，相电压电流不平衡等杲常悄况卜•诊断及警报功能；WLAN其它控制应用断路器监控应用通信模块性能要求1.PROFINET10通信性能（1）符合标准：，PROFINET10Specificstionversion2.0,2005（2）一至性类型：ConformanceClassA（3）实时通信等级:RTClass-1（4）响应时间:＜2ms（5）10Data:输入＞512字节，输出＞512字节（6）配置方式：DCP/DHCP/手动设置（7）GSD文件：XML格式2.ModBus通信性能（1）

3、符合标准：基于ModBus协议的工业白动化网络规范（GB/T1982-2008）（2）传输模式:RTU（3）传输速度波特率）:4.8k,9.6k,19.2k,38.4k,57.6k（4）ModBus功能：03（读保持寄存器）、04（读输入寄存器）、06（预置单个寄存器）、16（预置多个寄存器）总体硬件结构设计1•设计思路低压电器口标是实现犬正集团THM2系列断路器的PROFINET网络接入功能，实现智能断路器在工业以太网屮的控制与监控。考虑到原有的侑能断路器控制器系统及现场总线的优点，为保留原有系统的投资，因此木设计中通信模块将作为一个单独的PROFIN

4、ET10设备而实现。设计原理是智能断路器的微处理器通过现场总线接口（冃前仅考虑ModBus2

5、案为基于西门子低压电器公司的ERTEC硬件平台。该方案提供了完整的PROFINET10实现，但对于断路器应用就有冗余，且成本较高。英次是基于通用网卡的PROFINET10协议栈,如GmbH公司的PROFINETProtocolStack及MOLEX公司的EthernetSoftwareDevelopmentKitsforPROFINETo这些协议栈能够实现PROFINET实时类型1>2的功能。然而由于断路器监控应用并不需要非常高的实时性能，PROFINET实时类型1的功能即可满足。因此本设计在以太网接口设计基础上由软件实现PROFINET通信功能。硬件总

6、体结构设计通信模块硬件系统包括以太网通信模块、电源模块、通信接口模块、设置控制接口、状态指示等。低压电器硬件模块以ARM7芯片为核心，他完成系统的各项处理任务，是断路器实现数字智能化关键慕础。设计中选用了NXP公司的LPC2387处理器。LPC2387与KSZ8041RNL构成了以太网通信模块，负责以太网数据帧的收发；AMD2485作为RS485通信收发器，用于ModBus通信，MAX3232提供RS232电平转换，实现与PC机串口的连接，用于程序装载与调试。电源模块提供了系统所需要的各种电压。编码开关川于设定断路器默认的工作参数。电压与电流处理模块负责

7、线屮电压电流的调里与采样，这个低压电器模块并不在木设计屮的考虑中，仅作为以后的应用扩展，因此不作详细介绍。断路器工作吋，通信模块提供数据通信及事件警报功能。处理器内部的通信协议程序将断路器发送的数据解析转换后发送给上位机。上位机的控制设置信息山通信模块发送解析后发送到断路器的控制程序进行处理。通信模块为断路器与上位机提供了一个信息交换的渠道。参考文献：高平，汪泰宇，汩磊，智能式断路器智能型控制器的发展及技术研究综述.电气制造，2007,3:28-31胡雪松.新一代低压断路器的一些新功能，笫六届输配电技术国际会议论文集广州，2007:16-21顾惠民，周积

8、刚•国外新一代册売断路器的现状和发展动向•电气制造，2006,10:26-29相