微機(jī)保護(hù)的軟件陽臺(tái)正常由以次多共性能模塊構(gòu)成：(1)CPU與存儲(chǔ)器接口；(2)定計(jì)計(jì)數(shù)器；(3)中綴論理；(4)串并行通訊接口；(5)實(shí)常常鐘；(6)看門狗電路；(7)顯現(xiàn)掌握電路；(8)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；(9)固態(tài)盤或者存儲(chǔ)器A(順序)；(10)固態(tài)盤或者存儲(chǔ)器B(演講)；(11)固態(tài)盤或者存儲(chǔ)器C(整定值)；(12)開關(guān)量光隔輸出；(13)開關(guān)量光隔功放輸入；(14)輕工業(yè)廣域網(wǎng)接口三相繼電保護(hù)測(cè)量儀 跟著集成電路和電腦技能的飛速發(fā)展，以及嵌入式使用的日益寬泛，很多機(jī)件廠家將性能模塊1～7集成到一度芯片中，而工控機(jī)廠家在此根底上，將模塊8～9以至14進(jìn)一步集成到STD、PC/104、VME等總線工控機(jī)的主板或者單板工控機(jī)上，基本上完成了“總線不出板”，大寬度進(jìn)步了系統(tǒng)的功能和抗干擾才能，為微機(jī)保護(hù)裝置零件功能和妥當(dāng)性的加強(qiáng)奠定了優(yōu)良根底。白文就解決器、研發(fā)形式及存儲(chǔ)空間、數(shù)據(jù)搜羅、通訊形式的異狀及此后的發(fā)展趨向做冗長的賞析和比擬。 1. 解決器 眼前首要有3類解決器可供高功能微機(jī)保護(hù)裝置選用，即DSP、RISC和X86 3類機(jī)件。 DSP機(jī)件的一般特征是打算才能強(qiáng)、****度高、總線進(jìn)度快、I/O支吾量大，特別是采納專用軟件完成定點(diǎn)或者浮點(diǎn)的乘加(矩陣)演算，****地延長了數(shù)字濾波、濾序和傅氏算法的打算時(shí)間，無助于于保護(hù)舉措進(jìn)度的進(jìn)步。眼前，對(duì)準(zhǔn)于嵌入式使用的需要，DSP機(jī)件廠家在進(jìn)步機(jī)件集成度、簡化系統(tǒng)設(shè)想的同聲大寬度升高了價(jià)錢，以期代替單片機(jī)(MCU)占據(jù)嵌入式使用市面，這為繼電保護(hù)廠家進(jìn)步保護(hù)裝置功能，進(jìn)行產(chǎn)品復(fù)舊換代需要了一度無比好的精神手腕。就上述2種計(jì)劃而言，較為現(xiàn)實(shí)的DSP機(jī)件有TI公司的TMS 320C30/31/32和AD公司的ADSP 210C60/62 2類32位浮點(diǎn)機(jī)件，內(nèi)中TMS320C30有系統(tǒng)和外設(shè)2條總線，使演算和I/O可同聲進(jìn)行、互不影響。 RISC機(jī)件正常存在較高的主頻和很強(qiáng)的演算才能，因?yàn)槠浼啥群凸δ軆r(jià)錢比的進(jìn)步，不只被使用于請(qǐng)求較高的打算條件，并且寬泛涌現(xiàn)在各類注資類和花費(fèi)類電子產(chǎn)品中，阿曼的一些電氣廠商如三菱、日立、迪斯尼等，也都應(yīng)用RISC機(jī)件研發(fā)其繼電保護(hù)產(chǎn)品。在這類機(jī)件中，日立公司SH?3系列中的7718(32位)和SH?4系列中的7750(64位)、IDT公司的79R3081(32位)和79640(64位)，以及IBM和Mrtorola的Power PC系微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)量儀列，DEC Alpha系列中的全體產(chǎn)品，因?yàn)榧嬗星度胧皆O(shè)想和杰出的浮點(diǎn)打算才能，因此可以較好地滿意微機(jī)保護(hù)的請(qǐng)求。但是RISC機(jī)件因?yàn)橹黝l較高、系統(tǒng)設(shè)想和打造較單片機(jī)(MCU)簡單、研發(fā)工存在國際不提高等緣由，眼前還不易為繼電保護(hù)廠家所承受。跟著其在花費(fèi)類電子產(chǎn)品和電信業(yè)中使用的日益提高，尤其是跟著國際電腦和家電廠商對(duì)于集體數(shù)字助理(PDA)的研發(fā)研發(fā)，RISC機(jī)件必定為更多的用戶所承受和相熟，涌現(xiàn)在微機(jī)保護(hù)裝置中將不外是時(shí)間問題。 X86機(jī)件得益于Wintel體系在集體機(jī)范疇的劣勢(shì)，為了占據(jù)嵌入式使用市面，Intel、AMD、國家半超導(dǎo)體(NS)和ST等機(jī)件廠家均在386或者486內(nèi)核的根底上，經(jīng)過集成核心機(jī)件和接口推出了一系列與PC軟軟件兼容的嵌入式解決器，如Intel 386EX、AMD386/486E、ElanSC300、SC400系列，NS486SXF以及ST486等，國家半超導(dǎo)體公司更是提出了“PC on a chip”的標(biāo)語。雖然這類機(jī)件在功能上較前兩者出色(相反主頻而言)，但是因?yàn)槟軌驊?yīng)用PC豐盛的研發(fā)條件、使用硬件和電路設(shè)想技能，因此未經(jīng)推出就失去了泛濫工控機(jī)廠家的歡送，并紛繁在其根底上研發(fā)出ISA、STD、PC/104、VME、Compact PCI等總線工控主板(EPSON公司的主板僅為信譽(yù)卡巨細(xì))，繼電器廠家也推出了基于Intel 386EX的微機(jī)發(fā)電機(jī)組保護(hù)和錄波裝置。就微機(jī)保護(hù)對(duì)于打算****度和進(jìn)度的請(qǐng)求而言，比擬適合的是集成了浮點(diǎn)協(xié)解決器的486DX及以次等級(jí)的微解決器及其對(duì)于應(yīng)的嵌入式芯片。不值指出的是，英特爾多能奔流、高能奔流及奔流兩代微解決器中除集成了浮點(diǎn)協(xié)解決器外，還增多了以整形數(shù)乘加演算為根底的多傳媒訓(xùn)令(MMX)，而AMD公司近來推出的K6?2 3D Now!中進(jìn)一步擴(kuò)大和加強(qiáng)了以浮點(diǎn)數(shù)乘加演算為根底的圖形操作訓(xùn)令，靈敏使用MMX和3D Now技能能夠到達(dá)DSP機(jī)件異樣的成效。 除上述3類機(jī)件外，因?yàn)榭删幊陶莆掌?PLC)容積小、妥當(dāng)性高、擴(kuò)大性強(qiáng)，前者可帶電插拔等長處，在輕工業(yè)自動(dòng)化范疇失去了寬泛使用，內(nèi)中全體產(chǎn)品(如奧天時(shí)B&R公司的PCC)經(jīng)過高速總線支撐多個(gè)高功能CPU插件，內(nèi)嵌實(shí)時(shí)多使命操作系統(tǒng)和多種通訊協(xié)定并支撐C言語編程。因而，用戶無需任何內(nèi)部硬件支撐即可實(shí)現(xiàn)使用硬件的編程、調(diào)劑和固化。采納這種PLC作為機(jī)組保護(hù)裝置的軟件陽臺(tái)既可簡化軟軟件研發(fā)任務(wù)，又進(jìn)步了裝置的全體妥當(dāng)性。其有余是價(jià)錢較為高貴，從而影響了其使用范疇。 2. 研發(fā)形式 跟著高功能解決器在微機(jī)保護(hù)裝置中的采納，其研發(fā)形式與單片機(jī)時(shí)期比擬有了很大的相反，內(nèi)中****一般的小半是在操作系統(tǒng)支撐下采納初級(jí)言語進(jìn)行編程。關(guān)于X86機(jī)件而言，受害于Wintel體系的范圍效應(yīng)和豐盛的硬件資本，用戶常常直接在MS?DOS操作系統(tǒng)支撐下，采納編程、意譯、調(diào)劑集成條件進(jìn)行研發(fā)。這種形式****大的長處是儉省了置辦專用研發(fā)裝置軟軟件的用度以及研發(fā)職員的培訓(xùn)時(shí)間，且在DOS支撐下可以天生漢化人機(jī)界面和演講，但是因?yàn)槭巧逃脵C(jī)的研發(fā)技能，因此必定具有著以次有余：(1)僅支撐X86機(jī)件且軟件陽臺(tái)需與PC兼容；(2)DOS不支撐多使命、多線程，對(duì)于外存的治理和安全機(jī)制均有范圍性，要由研發(fā)職員本人思忖一切能夠發(fā)生的問題并加以處理，增多了研發(fā)的難度和周期；(3)DOS條件中，用戶順序需調(diào)入外存能力運(yùn)行，不只增多了軟件開支，同聲也推延了防御性能的輸入；(4)集成條件無奈對(duì)于軟件系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)劑。 跟著商用微機(jī)操作系統(tǒng)由DOS向32位的Windows 95和NT過渡，一些其三方廠家(如Phar Lap)以Windows NT的內(nèi)核和Win 32API為根底推出了順應(yīng)于嵌入式使用的32位實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)及研發(fā)機(jī)器，有用地需要了****式多使命和事情驅(qū)效果制并加強(qiáng)了外存治理和系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)固性。 跟著PDA的崛起，Windows 95/NT的小型版Windows CE在嵌入式使用范疇也有了更高的市面擁有率。比擬前端，其可以支撐更多的機(jī)件品種，軟件陽臺(tái)也不請(qǐng)求與PC兼容，因此存在更強(qiáng)的順應(yīng)才能。但是關(guān)于上述(3)、(4)2點(diǎn)，不只沒有改良相反進(jìn)一步增多了軟件開支和指導(dǎo)時(shí)間。 與上述借用商用操作系統(tǒng)和集成條件的研發(fā)形式****于應(yīng)，很多實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)專業(yè)廠家為嵌入式使用推出了多種實(shí)時(shí)多使命操作系統(tǒng)(RTOS)，如QNX、PSOS、Nuleus、VRTX、VxWork等，不只代碼松散、對(duì)于軟件資本占用少，并且與用戶順序一起固化到EPROM或者閃存中當(dāng)庭運(yùn)行，無需加載至外存。于是，因?yàn)檫@類RTOS特地對(duì)準(zhǔn)于了輕工業(yè)(軍事)使用的需求，而不是從商用操作系統(tǒng)改進(jìn)而來，因此存在更強(qiáng)的使命切換和線程通訊性能，實(shí)時(shí)性和穩(wěn)固性很強(qiáng)且支撐多種微解決器及嵌入式掌握器(囊括DSP)，在研發(fā)或者仿真系統(tǒng)支撐下，可對(duì)于軟件系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)劑(以至是多CPU或者DSP系統(tǒng))和實(shí)時(shí)仿真。千萬，這種研發(fā)形式也具有需特地置辦RTOS和研發(fā)機(jī)器，以及需培訓(xùn)研發(fā)職員等有余。 對(duì)準(zhǔn)于之上兩者的有余，同聲也是得益于解決器尋址空間的擴(kuò)展，代碼駐留或者當(dāng)庭運(yùn)行技能(XIP)失去了越來越多工控廠家的支撐。該技能依然基于ROM?DOS和X86陽臺(tái)，但是與第1種研發(fā)形式比擬，電子盤坐落其尋址空間的****，并可在保護(hù)形式下直接尋址而不是經(jīng)過I/O或者頁面形式拜訪。因而，用戶順序可用資料形式固化到閃存電子盤中，上電運(yùn)行后，CPU進(jìn)入保護(hù)形式并直接跳轉(zhuǎn)到用戶順序處運(yùn)行，不必再將其加載到外存空間，這種形式既應(yīng)用了DOS條件豐盛的資本，又儉省了外存空間。于是，因?yàn)榇a和數(shù)據(jù)辨別在尋址空間的****和低端，因此系統(tǒng)存在更好的安全性。不外，這種研發(fā)形式請(qǐng)求用戶順序在編譯聯(lián)接時(shí)進(jìn)行代碼、數(shù)據(jù)結(jié)合和代碼從新定位并以bin資料方式進(jìn)行固化。 在編程言語挑選方面，因?yàn)镃/C++言語頻率高、靈敏、可移栽性好，而失去了寬泛運(yùn)用，但安全性較差是其****為殊逝世的缺欠；PL/M?86/386言語雖然頻率、安全性好但缺少靈敏性，又僅對(duì)準(zhǔn)于X86芯片，因此運(yùn)用不及C/C++寬泛。而兼有上述長處的Ada 95言語在安全、****、靈敏、可移栽性好的根底上又增多了對(duì)于面臨對(duì)于象順序設(shè)想的徹底支撐，并需要了愈加有用的實(shí)時(shí)、散布式和并路程序的設(shè)想條件，已變化軍事嵌入式使用的支流言語并正向輕工業(yè)范疇擴(kuò)大。采納Ada 95研發(fā)微機(jī)保護(hù)硬件將無助于于進(jìn)一步進(jìn)步代碼品質(zhì)、可維護(hù)性和可移栽性。 于是，應(yīng)用OOP技能將各類保護(hù)算法和判據(jù)編釀成“規(guī)范部件”，并依據(jù)保護(hù)計(jì)劃中各判據(jù)的論理關(guān)系將其“組態(tài)”(如SEL公司的SEL?321?5，ABB公司的REG 216中已采納這種技能)，將****地進(jìn)步微機(jī)保護(hù)裝置的研發(fā)頻率和品質(zhì)。 3. 別的有關(guān)問題 3.1 存儲(chǔ)空間 微機(jī)保護(hù)裝置的存儲(chǔ)空間正常由5全體構(gòu)成： (1)操作系統(tǒng)和用戶使用順序的駐留(固化)空間。關(guān)于ROM?DOS支撐下的X86陽臺(tái)而言，該全體空間多以電子盤的方式具有，而用戶順序亦以DOS資料形式固化在高速EPROM或者閃存中，但是逐步采納XIP當(dāng)庭運(yùn)行形式代替了加載至外存運(yùn)行。這全體存儲(chǔ)空間****直接坐落CPU的尋址范疇內(nèi)(對(duì)于低檔X86芯片而言，是在保護(hù)形式下的****尋址空間)。 (2)暫存系統(tǒng)參數(shù)、運(yùn)作數(shù)據(jù)和兩頭后果的外存空間。當(dāng)采納XIP技能后，這全體空間可大為減小。假如裝置直接采納PC外存條，那樣****好支撐ECC性能以進(jìn)一步進(jìn)步系統(tǒng)的容錯(cuò)才能。 (3)整定值的存儲(chǔ)空間。因?yàn)檎ㄖ翟谖C(jī)保護(hù)中擁有尤其首要的位置，因此對(duì)于這全體存儲(chǔ)空間有著特別的請(qǐng)求：①因?yàn)檎ㄖ档氖滓�，因而必需保具有性質(zhì)性的非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)中，而共同的NVSRAM使不得滿意上述請(qǐng)求；②因?yàn)槊恳徽?xiàng)都請(qǐng)求可共同拜訪，而眼前的閃存芯片****以頁或者扇區(qū)形式拜訪，因而E2PROM較閃存更適宜整定值的銷毀；③因?yàn)镋2PROM的寫入進(jìn)度很慢，因而不支撐DOS條件下數(shù)據(jù)資料中的浮點(diǎn)數(shù)分字節(jié)快捷陸續(xù)寫入，因此整定值不該以DOS資料形式保具有E2PROM中。于是，SRAM與E2PROM結(jié)合型機(jī)件的涌現(xiàn)使整定值能夠數(shù)據(jù)資料形式保具有電子盤中，但必需在對(duì)于盤進(jìn)行寫操作后將全部數(shù)據(jù)資料從機(jī)件的SRAM區(qū)寫回E2PROM中銷毀，對(duì)于閃存電子盤而言，也至多須將對(duì)于應(yīng)扇區(qū)重寫；④E2PROM有串行和并行兩種，并行E2PROM拜訪便當(dāng)，但占用定然的地點(diǎn)空間且被誤操作的能夠性亦多些；串行E2PROM經(jīng)過串行通訊總線或者I/O口線拜訪，不占征地址空間且安全性亦較并行E2PROM要好，但拜訪不及后者便捷；⑤為了進(jìn)步E2PROM中數(shù)據(jù)的安全性，可安裝寫保護(hù)或者將其調(diào)度在X86機(jī)件保護(hù)形式尋址空間的中端，與****順序代碼和低真?zhèn)�數(shù)據(jù)空間有剩余的距離。 于是，還可在相反的地點(diǎn)空間或者統(tǒng)一E2PROM中的相反海域安裝多個(gè)鏡像的整定值塊，并活期進(jìn)行整定值自檢。 (4)各種演講的存儲(chǔ)空間。為了便于恒久銷毀和瀏覽，可將演講釀成DOS文本資料體例，保具有基于NVSRAM機(jī)件的電子盤中，該盤以I/O形式拜訪即可。 (5)別的用處的存儲(chǔ)空間，如與數(shù)據(jù)搜羅系統(tǒng)替換數(shù)據(jù)的雙口RAM等。這全體存儲(chǔ)空間應(yīng)調(diào)度在通例外存的****免得與低真?zhèn)�數(shù)據(jù)空間發(fā)生摩擦。 3.2 數(shù)據(jù)搜羅 微機(jī)保護(hù)裝置中數(shù)據(jù)搜羅的進(jìn)度、****度以及靜態(tài)范疇對(duì)于其功能有著非常首要的影響。比年來，以ANN為專人的野生智能技能和小波賞析等實(shí)踐，以及瞬態(tài)保護(hù)觀點(diǎn)等逐漸引入繼電保護(hù)范疇，這對(duì)于采樣率提出了更高的請(qǐng)求。 因?yàn)椴蓸勇实倪M(jìn)步招致了采樣間隙的延長，為了給CPU留出更多的時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)解決、起動(dòng)打算和主保護(hù)打算，有多余大寬度緊縮數(shù)據(jù)搜羅自身的時(shí)間開支。一種措施是添設(shè)特地的解決器，掌握數(shù)據(jù)搜羅進(jìn)程齊頭并進(jìn)行預(yù)解決，而后將數(shù)據(jù)經(jīng)過雙口RAM、FIFO等形式傳送給主CPU進(jìn)行保護(hù)打算［2］。這種形式雖儉省了主CPU的數(shù)據(jù)搜羅時(shí)間，但因?yàn)樘碓O(shè)了搜羅解決器和呼應(yīng)的核心電路與機(jī)件，使系統(tǒng)的研發(fā)、調(diào)劑更為簡單。另一種辦法是，采納高速轉(zhuǎn)換機(jī)件并縮小CPU干涉，以縮小其數(shù)據(jù)搜羅時(shí)間［3］。該計(jì)劃中，一輪數(shù)據(jù)搜羅的總時(shí)間可由下式來形容： 式交流耐壓試驗(yàn)中N——總的模仿通道數(shù)；M——并行安裝的A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)；t0——內(nèi)部采樣時(shí)間；t1——通道切換與信號(hào)構(gòu)建時(shí)間；t2——模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間；t3——搜羅數(shù)據(jù)讀取時(shí)間。 由此可見，要延長ts，必需采納高速S/H、MUX、BUF和ADC，以辨別延長t0～t1；經(jīng)過進(jìn)步解決器的I/O進(jìn)度或者采納DMA來延長t3；于是，增多ADC的單位也可減小ts(因?yàn)闄C(jī)組保護(hù)所需的模仿信號(hào)較多，因而經(jīng)過增多M來減小ts是一度無比有用的辦法)。 為了進(jìn)一步簡化電路設(shè)想和調(diào)劑，一些半超導(dǎo)體部件廠家將完好的數(shù)據(jù)搜羅系統(tǒng)集成到一塊芯片中，其可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)一切輸出通道的數(shù)據(jù)搜羅任務(wù)而無需CPU干涉。這類機(jī)件以美國MAXIM公司的MAX125/6和AD公司的AD7874為專人，內(nèi)中MAX125集成了兩組各4路輸出通道(4個(gè)采樣維持器)，存在14位區(qū)分率和3 μs的模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間；4×14位雙口RAM以及與少數(shù)DSP及16/32 位微解決器兼容的并行接口，因而采納多片MAX125或者AD7874并行任務(wù)，將會(huì)****地進(jìn)步微機(jī)保護(hù)裝置的數(shù)據(jù)搜羅才能，同聲簡化了電路設(shè)想與調(diào)劑。 3.3 通訊形式 為了減細(xì)微機(jī)保護(hù)裝置中微解決器的累贅，正常不禁它共同承當(dāng)人 機(jī)交互和文檔治理使命，而是經(jīng)過通訊接口與下層治理機(jī)或者調(diào)劑用微機(jī)替換，諸如整定值、采樣值演講、故障演講、軟件測(cè)試通知與后果，以及一些實(shí)時(shí)測(cè)量參數(shù)等消息。眼前常用的通訊接口有RS-232(需光隔)、RS-422/485以及Bitbus、Arcnet、Lonworks、CAN、GPIB等輕工業(yè)廣域網(wǎng)。因?yàn)楹髱渍邞?yīng)用軟件自動(dòng)完成檢錯(cuò)、改錯(cuò)、重發(fā)等過失掌握性能，因此在存在較高傳輸速度的同聲也有用地升高了誤碼率。于是、經(jīng)過需要用戶編程接口，****地簡化了通訊硬件的研發(fā)任務(wù)。在幾種輕工業(yè)廣域網(wǎng)中，CAN的完成形式****為容易，利潤****低且作為無主收集，增減結(jié)點(diǎn)也無比便當(dāng)，因此無比適宜在機(jī)組保護(hù)裝置中使用。 跟著電腦技能和虛構(gòu)儀器技能的長足發(fā)展，USB和IEEE 1394高速總線已逐漸變化上述范疇的規(guī)范設(shè)置裝備擺設(shè)并遭到越來越多的軟軟件廠家支撐，因此亦有能夠在不久的未來作為X86軟件陽臺(tái)的一全體涌現(xiàn)在微機(jī)保護(hù)裝置中，以一致現(xiàn)部分各類通訊形式直流電阻測(cè)量儀 于是，全體嵌入式機(jī)件或者工控主板上集成有顯現(xiàn)器接口，保護(hù)裝置能夠應(yīng)用其將調(diào)劑消息(如采樣值、I/O形態(tài)等)和全體實(shí)時(shí)測(cè)量參數(shù)(如差流、繞組對(duì)于地阻抗、機(jī)端視在阻抗、勞苦功高和無功功率等)以及容易故障消息進(jìn)行當(dāng)庭顯現(xiàn)，既加重了收集載荷，又需要了遠(yuǎn)比面板上的LED批示更為豐盛的消息，況且還便當(dāng)了研發(fā)調(diào)劑進(jìn)程。 本文章由接地電阻測(cè)試儀生產(chǎn)廠家-上海百試電氣科技有限公司為您提供！ |
