研華嵌入式工控機(jī)ARK-5280在變電站微機(jī)后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用
專案簡(jiǎn)介：
變電站微機(jī)后臺(tái)監(jiān)控是國家電力系統(tǒng)目前改造中的投資重點(diǎn)之一。電力系統(tǒng)集成商開發(fā)的變電站后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)有效的實(shí)現(xiàn)了對(duì)地區(qū)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，可直觀檢測(cè)各個(gè)變電站變壓器及線路運(yùn)行狀況及運(yùn)行參數(shù)，以便于變電站人員在最短的時(shí)間通過微機(jī)的遠(yuǎn)方遙控安全可靠的處理現(xiàn)場(chǎng)故障。這個(gè)系統(tǒng)的后臺(tái)監(jiān)控硬件平臺(tái)組成為研華的ARK-5280的工控平臺(tái)。
系統(tǒng)需求：
該系統(tǒng)需高可靠性，能長時(shí)間運(yùn)行在比較惡劣的環(huán)境下。變電站一般是無人職守，如果出現(xiàn)問題，變電站人員在最短的時(shí)間通過微機(jī)的遠(yuǎn)方遙控安全可靠的處理現(xiàn)場(chǎng)故障。原先這個(gè)系統(tǒng)的后臺(tái)監(jiān)控硬件平臺(tái)組成為研華的傳統(tǒng)IPC工控機(jī)，變電所的環(huán)境（高溫、灰塵、電磁等）導(dǎo)致IPC工控機(jī)長時(shí)間的工作，會(huì)出現(xiàn)風(fēng)扇的損壞及灰塵導(dǎo)致機(jī)器死機(jī)等故障的出現(xiàn)，極大的提高了系統(tǒng)的維護(hù)工作量。
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研華ARK系列產(chǎn)品平臺(tái)和普通的IPC產(chǎn)品主參數(shù)比較 | ||
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ARK |
IPC |
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CPU功耗(PM/CM) |
20W-40W |
60W-100W |
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CPU散熱方式 |
機(jī)殼傳導(dǎo)散熱 |
風(fēng)扇 |
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整機(jī)散熱 |
機(jī)殼傳導(dǎo)散熱 |
風(fēng)扇 |
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工作溫度 |
-20-60℃(CF)
O-45℃(HDD) |
O-40℃ |
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振動(dòng) |
5Grms(CF)
1Grms(HDD) |
1Grms |
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沖擊 |
50G(CF)
20G(HDD) |
10G |
研華的ARK-5280產(chǎn)品特點(diǎn)：
A.由于風(fēng)扇是在惡劣環(huán)境下最弱故障點(diǎn),ARK系列工控機(jī)采用低功耗（CM/PM）無風(fēng)扇嵌入式設(shè)計(jì)，穩(wěn)定、耐高溫,大大提高了機(jī)器的MTTF(平均無故障時(shí)間).
B.鋁合金機(jī)殼，內(nèi)部連線少，傳導(dǎo)散熱使擁有良好的密封性，可以有效的隔絕灰塵\腐蝕性氣體對(duì)信號(hào)傳導(dǎo)點(diǎn)的氧化作用而導(dǎo)致的宕機(jī)，減少維護(hù)費(fèi)用，適合在電力監(jiān)控點(diǎn)及DCS應(yīng)用的高灰塵，溫度變化比較大無人職守場(chǎng)合使用.
C.通過2個(gè)PCI擴(kuò)展卡,可靈活擴(kuò)展功能,比如CAN的功能等;有音頻輸出口，提供報(bào)警操作; 外型堅(jiān)固，體積小，安裝、搬運(yùn)、維護(hù)簡(jiǎn)單。
D.ARK-5280使用的集成多串口方案,提供了4個(gè)串口、不用再通過擴(kuò)展方式，可以幫用戶節(jié)省成本，并且可以設(shè)置成帶流控的RS422/RS485的接口。其串口特性表現(xiàn)為：
采用的串口芯片ADM213性能指標(biāo)
·輸出電壓擺幅±9V
·瞬時(shí)轉(zhuǎn)換速率最大值30V/μs
·過渡區(qū)域轉(zhuǎn)換速率不低于5V/μs
·適用于RS232標(biāo)準(zhǔn)接口，輸出電流大于10mA，短路電流最大值±60mA。
·發(fā)射極輸出，輸出阻抗300Ω
·驅(qū)動(dòng)器輸入電壓-0.3V到(Vcc+0.3V)，輸出電壓(V+，+0.3V)到(V-，-0.3V)。
·Vcc——電源電壓
·接收器輸入電壓±30V，輸出電壓-0.3V到(Vcc+0.3V)
·過壓保護(hù)
·靜電放電(ESD)防護(hù)電壓大于2000V
·內(nèi)部有保護(hù)電路
E.機(jī)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)—維修方便, 最短MTTR（平均故障修復(fù)時(shí)間）
研華嵌入式工控機(jī)ARK-5280產(chǎn)品圖
如果系統(tǒng)采用研華的免風(fēng)扇免維護(hù)級(jí)別的嵌入式工控機(jī)ARK-5280進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，可以大大的提高了系統(tǒng)的整體性能，并提供了232/422/485的通訊網(wǎng)絡(luò)，不必再用使用擴(kuò)展通訊卡，節(jié)約了費(fèi)用提高了可靠性，另外也便于用戶現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的使用和維護(hù)。
研華嵌入式工控機(jī)ARK系列與ELO觸摸屏的組合
采用了ELO的平板顯示器、ARK5280工控機(jī)、220伏交直流兩用電源給液晶屏和主機(jī)供電組成控制核心系統(tǒng)，配合用戶外圍設(shè)備構(gòu)成變電站監(jiān)控系統(tǒng)。
變電所在有時(shí)需要現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備所以給用戶配備了一個(gè)堅(jiān)固的ELO的液晶顯示器、另外變電所的機(jī)柜內(nèi)的供電沒有統(tǒng)一，使用有交流和直流的220伏的供電，但是ARK和ELO的顯示器都需要穩(wěn)定的24伏的輸入，所以為系統(tǒng)配備了一個(gè)交直流兩用的電源適配器。對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了上架設(shè)計(jì)，便于安裝和維護(hù)。
系統(tǒng)說明：
研華ARK-5280（通信處理機(jī)）和CAN通訊網(wǎng)絡(luò)以及RS-485網(wǎng)絡(luò)組成的通訊平臺(tái)。
研華產(chǎn)品在變電站后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用圖
系統(tǒng)采用C語言開發(fā)軟件，由于研華ARK工控機(jī)所帶的RS-485帶有流控特性，大大簡(jiǎn)化了通訊的編程復(fù)雜性。采用了一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)在時(shí)間上具有連續(xù)性，數(shù)據(jù)流量大，并且隨著采集點(diǎn)的增加，單位時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)流量也會(huì)增大。因此系統(tǒng)選擇了微軟公司的SQL Server數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)。Microsoft SQL Server的開放性、靈活性等強(qiáng)大功能和提供了高速存儲(chǔ)快速產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，并把它們存儲(chǔ)在相對(duì)較小的存儲(chǔ)空間的方法。它還擴(kuò)展了結(jié)構(gòu)化查詢語言(SQL)來有效查詢串行數(shù)據(jù)。
結(jié)論：
研華ARK-5280緊湊型設(shè)計(jì)和無風(fēng)扇架構(gòu)，多個(gè)232/422/485接口及網(wǎng)口，并具有2個(gè)PCI插槽的擴(kuò)展，以及方便的安裝等諸多優(yōu)點(diǎn)，滿足電力客戶的要求，在變電站穩(wěn)定的運(yùn)行得到用戶的好評(píng)。
隨著電網(wǎng)運(yùn)行自動(dòng)化系統(tǒng)的提高,變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)揮著越來越強(qiáng)大的作用,少人或無人值守變電站將成為今后變電運(yùn)行的主流方式，對(duì)原有電站及新建電站實(shí)現(xiàn)無人值守勢(shì)在必行。我們只有不斷完善我們的產(chǎn)品解決方案，才能跟得上電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展，為電力事業(yè)的興盛盡一點(diǎn)微薄之力，實(shí)現(xiàn)變電所的全部智能無人值守功能，為電力行業(yè)創(chuàng)造出更高的效益。
關(guān)于研華
研華是提供ePlatform服務(wù)的全球領(lǐng)導(dǎo)廠商，自1983年創(chuàng)立至今，一直致力于整合web-based技術(shù)、運(yùn)算平臺(tái)及客制化服務(wù)，推動(dòng)connected eWorld向前發(fā)展。研華與系統(tǒng)整合商緊密合作，讓后者能針對(duì)各行各業(yè)的眾多應(yīng)用而提供完善解決方案。研華提供的千多種產(chǎn)品及解決方案，涵蓋四大類：嵌入式及工業(yè)電腦 (Embedded& Industrial Computing)、網(wǎng)絡(luò)通訊平臺(tái) (Industrial and Network Computing)、智能生活及應(yīng)用電腦(eServices&Applied Computing)，以及研華自動(dòng)化 (Industrial Automation)。研華在全球18個(gè)國家及36個(gè)主要城市，擁有3,400多名員工，提供各種支持，其銷售與營銷網(wǎng)絡(luò)能為世界各地客戶提供快捷服務(wù)，協(xié)助客戶將產(chǎn)品迅速推出市場(chǎng)。更多信息，請(qǐng)查詢www.advantech.com.cn
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