MLK-IJ224通信管理机技术说明书
MLK-IJ224 通信管理机
技术说明书
MLK-IJ224 通讯管理机
技术说明书
V1.0
2015年10月
*本说明书可能会被修改，请注意最新版本资料
声 明
MLK-IJ224 通信管理机采用采用一款基于32位RISC嵌入式微处理器，主要面向高性价比，低功耗的应用。运行的频率可以达到333MHz。该系列装置采用模块化设计，整体保护配置灵活，设计合理规范，性能稳定可靠。
MLK-IJ224 通信管理机符合电力系统技术规范和ISO9001产品质量标准，能承受恶劣现场工作环境。
目 次
1 概述
1.1 用途
随着变电站综合自动化技术以及数字化变电站的不断发展,变电站自动化水平不断提高及面向对象的智能设备的大量使用,使智能设备及系统间的数据交换显得越来越重要,因此连接和管理各设备及系统间的数据通信机成了变电站综合自动化系统的不可缺少的重要设备。以前的单一网络、单一规约的通信机已不能适应现在变电站综合自动化技术的发展,因此发展多串口、多网络、多规约的通信管理机已成为必然。
MLK-IJ224 通信管理机是一种具有多串口、多网络、多规约及可扩充性好等特点和具有高可靠性的通信管理机。通信管理机是各智能设备及系统之间进行数据交换的通信枢纽,是综合自动化系统、数字化变电站不可缺少的重要设备之一。装置能实现规约转换，并按后台指定的规约（CDT、101、104、DNP）送出。装置具备多种通讯介质（以太网、RS232/485）收集信息及多种介质送出信息。
1.2 技术特点
MLK-IJ224 通信管理机是基于嵌入式技术、无风扇、无硬盘、高可靠性的硬件系统和软件系统设计的。硬件上使用基于32位RISC嵌入式微处理器，主要面向高性价比，低功耗的应用。运行的频率可以达到333MHz。ARM有两个协处理器。通过合理的分层分布软件设计达到长期稳定运行的要求。
1.2.1 采用先进的工业级芯片，电气隔离和电磁屏蔽设计符合国际标准，所有通信口防雷击设计，提供 2500 VDC 浪涌保护，装置的硬件系统具有极高的抗干扰能力和工作可靠性；
1.2.2多样灵活的通信接口：提供2路以太网；提供 4路RS485/RS232复用；方便装置接入及与ECS、DCS、MIS、SIS,NCS，厂矿自动化监控等系统提供通信方式选择；
1.2.3丰富的规约库，支持目前常见的通信规约，规约库采用动态库设计，可以根据实际情况快速方便自动加载扩展（现已集成国内智能装置大部份规约）；可进行二次开发，提供完整的协议开发包，可定制各种协议。
1.2.4采用硬件和软件两种对时方式，确保系统内各装置之间的时钟同步误差小于1毫秒，为现场提供两种解决方案。
1.2.5具有双机热备冗余无扰切换功能 ：通信管理机能够实现双机热备冗余无扰切换功能,在通信主机工作时,热备冗余主机对运行主机进行实时监视,当发现运行主机故障时,立即将热备冗余主机投入运行。
2 技术性能及指标
2.1 额定电气参数
2.1.1 电源
2.1.1.1 直流电源
a) 额定电压：220V；
b) 允许偏差：-20% ～ +15%；
c) 波纹系数：不大于5％。
2.1.1.2 交流电源
d) 额定电压：220V；
e) 允许偏差：-10% ～ +10%；
f) 波纹系数：不大于5％。
2.1.1.3 尺寸与重量
导轨式安装。
尺寸为：139x118x55mm
重量<2kg
2.2 环境条件
正常工作环境温度：-25℃～＋55℃；
装置的贮存、运输允许的环境温度为-40℃～＋70℃
正常工作相对湿度：5％～95％；（产品内部不凝露，不结冰）；
正常工作大气压力：66kPa～110kPa。
2.3 功率消耗
当正常工作时，不大于15W；
2.4 绝缘性能
2.4.1 绝缘电阻
正常环境下，装置的外引带电回路部分和外露非带电金属部分及外壳之间，以及电气上无联系的各回路之间，用500V的兆欧表测量其绝缘电阻值，不小于100 MΩ。
2.4.2 介质强度
在正常环境下，装置能承受50Hz、2000V历时1min的工频耐压试验，无击穿闪络及元件损坏现象（试验过程中，任一被试验回路施加电压时其余回路应互联接地）。
2.4.3 冲击电压
装置的直流输入回路，应能承受1.2/50µs的标准雷电波的短时冲击电压试验。当额定绝缘电压大于60V时，开路试验电压为5kV；当额定绝缘电压不大于60V时，开路试验电压为1kV。试验后，装置无绝缘损坏。
2.5 耐湿热性能
装置能承受GB/2423.9第21章规定的湿热试验。试验温度+40℃±2℃、相对湿度（93±3）％，试验时间为48h，在试验结束前2h内，用500V直流兆欧表，测量各外引带电回路部分对外露非带电金属部分及外壳之间、以及电气上无联系的各回路之间的绝缘电阻应不小于1.5MΩ；介质强度不低于表1规定的介质强度试验电压值的75％。
2.6 电磁兼容性
2.6.1 静电放电抗扰度
装置能承受GB/T 17626.2-1998中第5章规定的试验等级为4级的静电放电抗扰度试验。
2.6.2 射频电磁场辐射抗扰度
装置能承受GB/T 17626.3-1998中第5章规定的试验等级为3级的射频电磁场辐射抗扰度试验。
2.6.3 电快速瞬变脉冲群抗扰度
装置能承受GB/T 17626.4-1998中第5章规定的试验等级为4级的电快速瞬变脉冲群抗扰度试验。
2.6.4 浪涌（冲击）抗扰度
装置能承受GB/T 17626.5-1998中第5章规定的试验等级为3级的浪涌（冲击）抗扰度试验。
2.6.5 射频场感应的传导骚扰抗扰度
装置能承受GB/T 17626.6-1998中第5章规定的试验等级为3级的射频场感应的传导骚扰抗扰度试验。
2.6.6 工频磁场抗扰度
装置能承受GB/T 17626.8-1998中第5章规定的试验等级为5级的工频磁场抗扰度试验。
2.6.7 脉冲磁场抗扰度
装置应能承受GB/T 17626.9-1998中第5章规定的试验等级为5级的脉冲磁场抗扰度试验。
2.6.8 阻尼振荡磁场抗扰度
装置能承受GB/T 17626.10-1998中第5章规定的试验等级为5级的阻尼振荡磁场抗扰度试验。
2.6.9 振荡波抗扰度
装置应能承受GB/T 17626.12-1998中第5章规定的试验等级为4级的振荡波抗扰度试验。
2.6.10 辐射发射限制
装置能通过GB 9254-1998规定的辐射发射限值A类试验。
2.7 机械性能
2.7.1 振动(正弦)
a) 振动响应
装置能承受GB/T 11287-2000中3.2.1规定的严酷等级为1级的振动响应试验
b) 振动耐久
装置能承受GB/T 11287-2000中3.2.2规定的严酷等级为1级的振动耐久试验
2.7.2 冲击
a) 冲击响应
装置能承受GB/T 14537-1993中4.2.1规定的严酷等级为1级的冲击响应试验
b) 冲击耐久
装置能承受GB/T 14537-1993中4.2.2规定的严酷等级为1级的冲击耐久试验。
2.7.3 碰撞
装置能承受GB/T 14537-1993中4.3规定的严酷等级为1级的碰撞试验。
3 装置构成
3.1 装置的构成
装置在总体设计及各模块设计上充分考虑了可靠性要求，具有较高的抗干扰能力。
3.2 结构、外观及安装尺寸见下图3.1:
4. 装置硬件构成及原理说明
MLK-IJ224 通信管理机用于各类变配电综合自动化系统，直接或间接采集整个站内的智能通信装置数据，经过处理后，通过以太网或串行口集中送到监控后台或远方调度主站。
4.1 装置硬件系统框图及说明
MLK-IJ224 通信管理机在总体设计及各模块设计上均充分考虑了可靠性的要求，在程序执行、各模块之间的通信等方面均给予了详尽的考虑。下图是 MLK-IJ224 通信管理机 内部关系示意。
4.1.1 硬件组成
通讯管理机内部主要由CPU核心处理板、电源、以太网单元、串行单元、CAN 网单元等组成。
CPU核心处理的软件系统及数据系统均高度优化，可实现大容量实时数据库，同时也为接入更多设备提供了必要的支持。CPU使用 ANSI C 编程，使程序具有很强的可靠性、可移植性、可维护性和很高的效率。
4.1.2 电源部分
采用性能良好的宽范围输入开关电源，输入电压交流为 85～264V，47Hz～60Hz，为整个装置供电。
电源插件的输出部分的地线采用浮地方式，与机壳不相连，且相互独立，提高了输出部分的工作可靠性。
4.1.3 接口定义
4.1.3.1本装置对外接口资源，共有4个串口、2个以太网口。
4.2 装置软件说明
MLK-IJ224 通信管理机的软件系统包括操作系统、硬件驱动、采集规约、实时数据库、转发规约、维护管理共五个部分，如下图所示。其中采集规约和转发规约部分随实际应用而不同，可能会包含多种规约，数个规约模块。
4.2.1操作系统及底层驱动
操作系统是MLK-IJ224 通信管理机实现功能的基础，它运行于高性能的嵌入式微处理器。
采用一个成熟而稳定的网络操作系统。将Linux植入嵌入式设备具有众多的优点。
系统主要特点：
n 支持完整的TCP/IP协议，支持PPP协议
n 支持System V IPC
n 支持共享内存
n 软件支持浮点运算
n 支持Memory Technology Device技术,采用NandFlash作为系统存储介质。
n 文件系统：
u 操作文件系统
u Nfs 网络文件系统
u Dev 设备文件系统
u Proc 内核文件系统
u Fat dos文件系统
u Yaffs NandFlash 文件系统
4.2.2 采集规约
采集规约部分实现与保护或测控装置的通信，采集这些设备的遥测、遥信、遥脉等数据，同时可根据转发主站发来命令，实现对保护或测控装置进行遥控、遥调、压板投退等操作。因为采集设备可能多种多样，采集规约也需要多种多样，所以采集规约可能是多个独立的程序块。一个采集规约程序可以使用多个同类通信端口，如两个串口。一个端口只能使用一个规约，两个规约程序不能共用一个通信端口。操作系统启动时会调用采集规约启动接口，采集规约启动接口根据配置参数启动指定的采集规约，采集规约启动后首先读取自己的配置参数，然后创建任务独立运行，与自己管理的设备通信。系统若要与之通信，则调用规约的接口函数即可。
4.2.4 实时数据库
实时数据库是实现数据转发的必要条件，因为采集规约和转发规约多数都不是命令及时序对等的。转发侧主站来的一个命令，如取遥测数据，在采集侧可能并没有对等的一个取遥测数据的命令，就是有，也可能不能立即发下去取数据，需要按照采集规约的时序，等到该采遥测数据时才能发下去，如果没有实时数据库，采集和转发是不可能协调进行的。在使用实时数据库后，采集规约可以将采到的数据放到实时库中，转发规约需要什么数据，直接从实时库取就可以了，包括遥测、遥信、遥脉、事件等多种数据。
4.2.5 转发规约
转发规约和采集规约类似，也可能是多个独立的程序块。它从实时库取数据，如遥测、遥信、遥脉等，然后按某种通信协议转发给调度等主站系统，常用的通信协议有IEC60870-5-101、IEC60870-5-104、CDT 等。转发规约接到的主站来的命令，通过特定的接口可传给采集规约，一个转发规约程序可以使用多个同类通信端口，如两个串口。一个规约只能使用一个规约，两个规约程序不能共用一个串行通信端口。操作系统启动时会调用转发规约启动函数，转发规约启动函数根据配置参数启动指定的转发规约。转发规约启动后首先读取自己的配置参数，然后创建任务，独立运行，从数据库取实时数据转发给主站，当有遥控等命令下来时，则通过系统接口函数将命令传递给采集规约。
4.2.6 维护管理和配置参数
因为工程现场的设备及规约千差万别，所以完全相同规约的通讯管理机不可能用到各个不同的地方，必须根据工程的实际情况进行相应的配置。另外在调试的时候，可能还要查看通信报文、查看采集上来的实时数据等。MLK-IJ224 通信管理机 提供了 CMSConfig 维护软件实现了这些功能。而与 CMSConfig 对应的就是通讯管理机内部的维护管理模块，负责与 CMSConfig 通信，完成 CMSConfig指定的功能，如参数读取及写入、实时数据查看、报文监视、测试操作等。MLK-IJ224 通信管理机 的配置参数包括通信端口配置、采集规约配置、采集设备配置、转发规约配置、用户信息、联机帮助等几项。端口配置对应网口设置内容是 IP 地址和掩码，对串口是工作模式（RS232/RS485）、波特率、校验、数据位、停止位等。采集规约配置包括使用哪个规约，用哪些通信端口。采集设备配置包括设备地址、属于采集规约哪个通信端口。转发规约配置包括使用哪个采集规约、用哪些通信端口。用户信息包括有几个用户、用户的名称及密码。联机帮助是 MLK-IJ224 通信管理机 内设置的帮助系统，如本台 MLK-IJ224 通信管理机 支持哪些规约，该怎么配置等等，一般由厂家专业人员配置，普通用户一般不得随意改动。
5. MLK-IJ224 通信管理机的级连
一些较大项目可能有很多种设备，数据量也很大，需要多台管理机才能完成采集工作，但在向远方主站转发时，由于通信通道只能有一路，不可能多台管理机都向主站转发自己采集的那部分数据，必须将数据集中起来，然后再统一转发出去，这就涉及到多台管理机的连接问题。MLK-IJ224 通信管理机 的连接采用以太网级连方式。
如图所示，主站只有一根以太网线引过来，然后插在交换机上，所有的 MLK-IJ224 通信管理机也用以太网线连接在交换机，若主站及所有的管理机都在一个网段，主站就可和每一台管理机通过网络直接通信。若主站和管理机不在一个网段则可在交换机前加一个路由器即可。这种方式基于以太网 TCP/IP 协议，全双工通信，问答式规约和非问答式规约均可，且可接入 MLK-IJ224 通信管理机数量多，通信速度快、实时性好。
6. 典型应用
MLK-IJ224通信管理机采集和转发自动化现场的各种数据，可用于各类变配电自动化系统，如无人值守变电站、电厂电气监控系统、水电站自动化系统、变电站自动化系统、发电厂综合自动化系统、企业变配电自动化系统、调度/集控自动化子站系统、保护管理子站系统等等。
6.1 无人值守/箱式变电站
在电力系统中，无人值守变电站占相当比例，这类站一般远离城市，位置偏僻，交通不便，同时规模较小，不可能派人常年职守。对此类系统，不需要当地监控系统，但却要保证调度端对站的监控。因规模较小，接入设备不多，使用一台 MLK-IJ224 通信管理机即可完成采集，同时可向调度转发，如下所示。
对于许多箱式变电站，该配置尤为适合，因为箱式变一般同样无人职守，且由一个厂家整套提供，接入设备少，型号固定，模式也比较固定，通信可以做的很稳定，可将MLK-IJ224通信管理机作为配套的通信设备，这样可使箱式变成为一套完整的系统。
6.2 大中型变电站及变配电站
有些变电站可能规模较大，需要几台管理机才能完成数据采集，多数为方便设有当地监控机，有人值班的站则设有当地监控系统。
7. 用户安装调试
通电前检查
MLK-IJ224通信管理机具有较好的制造工艺，无可调节器件，且采用大规模集成电路，装置高度集成，一般调试情况下不得开箱检查。通电前检查装置外观是否完好，端子有无松脱，装置铭牌标注参数是否与要求一致，电源接线是否正确，输入电压是否在铭牌标注范围内。
8. 运行维护
8.1 装置的投运
a) 编写调试相关的通信规约，并将程序烧入到 MLK-IJ224通信管理机中；
b) 通过 CMSConfig 维护软件配置规约和相关通讯口的参数；
c) 连接好所需的通讯电缆；
d) 接通电源，电源指示灯亮，通信指示灯闪烁；
e) 通过 CMSConfig 维护软件所监视通信报文，看与要求是否一致。
8.2 故障处理
若是数据不对，则需要规约编写人员调试，若机器故障导致不能运行或无法通信，则联系供货商调换或维修。
9. 订货须知
订货时需说明:
a) 产品型号、名称、规格;
b) 技术要求;
c) 订货数量;
d) 收货单位及收货人。