[发明专利]基于DSP的发电机励磁控制器通信系统及其工作方法

说明书

(一)技术领域：

本发明属于电机自动化领域，特别是一种基于DSP的发电机励磁控制器通信系统及其以太网协议实现的方法。

(二)技术背景：

电机自动化控制是电力系统自动化的重要领域，性能良好的励磁控制装置不仅可以保证发电机运行的可靠性和稳定性，而且对整个电力系统的运行状况有重要影响。随着发电厂自动化信息化水平的不断提高，要求励磁控制器稳定、可靠运行的同时，能够提供更丰富的人机界面和“人机和谐”的多维信息空间；新型网络技术的应用和管控一体化的趋势，要求励磁控制器能够连接到新的通信网络——以太网上。网络技术的应用给控制领域带来了全新的概念，使得系统的每个控制器不再工作于孤立的环境中，而是能够相互交换信息，从而实现系统的统一调度与安排，甚至可以进行远距离的遥控。这有利于提高机组效率，减少运行人员的工作量，以适应未来电站实现少人值守、无人值班的发展趋势。

(三)发明内容：

本发明的目的在于提供一种基于DSP的发电机励磁控制器通信系统及其以太网协议实现的方法，它充分利用高性能DSP芯片精度高、运算速度快和片上外设丰富的特点，通过灵活的以太网通信，将各种数据按照不同要求传输到上位机，上位机通过应用软件实现对发电机运行状况的监控和分析功能。

本发明的技术方案：一种基于DSP的发电机励磁控制器通信系统，其特征在于它是由信号采集电路、作为上位机的PC工作平台、作为下位机的发电机励磁控制器、以太网控制芯片、电平转换和逻辑电路、隔离芯片、以及电平转换芯片构成；所说的信号采集电路的输出端连接下位机的信号输入端，下位机的DSP内部总线通过电平转换芯片、电平转换和逻辑电路连接以太网控制芯片，以太网控制芯片与隔离芯片的相应引脚连接，隔离芯片与上位机RJ-45接口的相应引脚链接。

上述所说的信号采集电路是由电压、电流互感器与交流采样前端电路组成；发电机二次侧连接电压、电流互感器，将高电压、大电流转换为0～3V的电压信号，电压、电流互感器连接交流采样前端电路，交流采样前端电路连接DSP的16个A/D转换通道。

上述所说的上位机是配备应用软件支持以太网接口通信的PC工作平台，上位机应用程序向下位机接收或发送数据，并将下位机发送过来的数据以文本或图形的方式显示出来。

上述所说的下位机是以DSP为核心的励磁控制器，励磁控制器通过信号采集电路和内部数字信号处理程序将运算所得的重要数据放入指定存储区，用于与上位机的数据交换。

上述所说的以太网控制芯片通过并行数据线与下位机相连，并通过以太网接口和通信电缆与上位机相连，实现上位机与下位机之间数据的以太网格式传输的转换芯片，下位机通过数据线，地址选通线及其他辅助线与以太网控制芯片相连。

一种基于DSP的发电机励磁控制器通信系统的工作方法，其特征在于它包括以下工作步骤：

(1)数据采集：前端电路及片上模数转换电路实现数据的采集；

(2)数据处理及存储：DSP芯片实现数据的运算处理及存储；

(3)协议转换：下位机端通过以太网控制芯片实现协议转换；

(4)数据分析处理：上位机通过应用程序实现对下位机发送过来的数据的分析处理。

上述所说的步骤(1)中其前端电路利用互感器将发电机二次侧的高电压、大电流转换小范围的电压信号，并通过进一步的比例运放电路，限幅电路、滤波电路将得到的适合片上模数转换模块的小信号，然后通过片上模数转换电路得到各种电压电流的数字量信号。

上述所说的步骤(2)中DSP芯片将模数转换得到的数字量通过交流采样算法得到各种数据，在完成控制规律用于控制输出的同时，将数据存入指定的存储区，用作与上位机数据通信所用。

上述所说的步骤(3)中利用以太网控制芯片作为中间协议转换装置，配合下位机实现以太网传输协议；下位机通过中断程序，将下位机送到控制芯片缓冲区的数据自动打包成为符合以太网协议的数据帧送往上位机或是将上位机传输来的帧解析得到实际想要的数据送往下位机；所说的以太网协议实现的步骤如下：

a.将数据包中的数据读入缓冲区；

b.将变量初始化，然后判断是否为ARP包，是否为IP包，IP地址是否正确，是否为ICMP包，是否为TCP包，加入以上都为否定，最冲完成协议的解析。

c.如果是ARP包，则判断ARP分组模式是否正确，完成协议解析；

d.如果是ICMP包，处理ICMP协议，完成协议解析；

e.如果是TCP包，处理TCP协议，完成协议解析。