研華嵌入式工控機ARK-5280在變電站微機后臺監(jiān)控系統(tǒng)應用
專案簡介：
變電站微機后臺監(jiān)控是國家電力系統(tǒng)目前改造中的投資重點之一。電力系統(tǒng)集成商開發(fā)的變電站后臺監(jiān)控系統(tǒng)有效的實現(xiàn)了對地區(qū)電網(wǎng)的實時監(jiān)控，可直觀檢測各個變電站變壓器及線路運行狀況及運行參數(shù)，以便于變電站人員在最短的時間通過微機的遠方遙控安全可靠的處理現(xiàn)場故障。這個系統(tǒng)的后臺監(jiān)控硬件平臺組成為研華的ARK-5280的工控平臺。
系統(tǒng)需求：
該系統(tǒng)需高可靠性，能長時間運行在比較惡劣的環(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間通過微機的遠方遙控安全可靠的處理現(xiàn)場故障。原先這個系統(tǒng)的后臺監(jiān)控硬件平臺組成為研華的傳統(tǒng)IPC工控機，變電所的環(huán)境（高溫、灰塵、電磁等）導致IPC工控機長時間的工作，會出現(xiàn)風扇的損壞及灰塵導致機器死機等故障的出現(xiàn)，極大的提高了系統(tǒng)的維護工作量。
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研華ARK系列產(chǎn)品平臺和普通的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 |
機殼傳導散熱 |
風扇 |
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整機散熱 |
機殼傳導散熱 |
風扇 |
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工作溫度 |
-20-60℃(CF)
O-45℃(HDD) |
O-40℃ |
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振動 |
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：
A.由于風扇是在惡劣環(huán)境下最弱故障點,ARK系列工控機采用低功耗（CM/PM）無風扇嵌入式設計，穩(wěn)定、耐高溫,大大提高了機器的MTTF(平均無故障時間).
B.鋁合金機殼，內(nèi)部連線少，傳導散熱使擁有良好的密封性，可以有效的隔絕灰塵\腐蝕性氣體對信號傳導點的氧化作用而導致的宕機，減少維護費用，適合在電力監(jiān)控點及DCS應用的高灰塵，溫度變化比較大無人職守場合使用.
C.通過2個PCI擴展卡,可靈活擴展功能,比如CAN的功能等;有音頻輸出口，提供報警操作; 外型堅固，體積小，安裝、搬運、維護簡單。
D.ARK-5280使用的集成多串口方案,提供了4個串口、不用再通過擴展方式，可以幫用戶節(jié)省成本，并且可以設置成帶流控的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
·輸出電壓擺幅±9V
·瞬時轉(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標準接口，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
·靜電放電(ESD)防護電壓大于2000V
·內(nèi)部有保護電路
E.機構模塊化設計—維修方便, 最短MTTR（平均故障修復時間）
研華嵌入式工控機ARK-5280產(chǎn)品圖
如果系統(tǒng)采用研華的免風扇免維護級別的嵌入式工控機ARK-5280進行改造設計，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，不必再用使用擴展通訊卡，節(jié)約了費用提高了可靠性，另外也便于用戶現(xiàn)場設備的使用和維護。
研華嵌入式工控機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、220伏交直流兩用電源給液晶屏和主機供電組成控制核心系統(tǒng)，配合用戶外圍設備構成變電站監(jiān)控系統(tǒng)。
變電所在有時需要現(xiàn)場監(jiān)測設備所以給用戶配備了一個堅固的ELO的液晶顯示器、另外變電所的機柜內(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)配備了一個交直流兩用的電源適配器。對產(chǎn)品進行了上架設計，便于安裝和維護。
系統(tǒng)說明：
研華ARK-5280（通信處理機）和CAN通訊網(wǎng)絡以及RS-485網(wǎng)絡組成的通訊平臺。
研華產(chǎn)品在變電站后臺監(jiān)控系統(tǒng)的應用圖
系統(tǒng)采用C語言開發(fā)軟件，由于研華ARK工控機所帶的RS-485帶有流控特性，大大簡化了通訊的編程復雜性。采用了一個實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)在時間上具有連續(xù)性，數(shù)據(jù)流量大，并且隨著采集點的增加，單位時間內(nèi)的數(shù)據(jù)流量也會增大。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)存儲平臺。Microsoft SQL Server的開放性、靈活性等強大功能和提供了高速存儲快速產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，并把它們存儲在相對較小的存儲空間的方法。它還擴展了結構化查詢語言(SQL)來有效查詢串行數(shù)據(jù)。
結論：
研華ARK-5280緊湊型設計和無風扇架構，多個232/422/485接口及網(wǎng)口，并具有2個PCI插槽的擴展，以及方便的安裝等諸多優(yōu)點，滿足電力客戶的要求，在變電站穩(wěn)定的運行得到用戶的好評。
隨著電網(wǎng)運行自動化系統(tǒng)的提高,變電站綜合自動化系統(tǒng)發(fā)揮著越來越強大的作用,少人或無人值守變電站將成為今后變電運行的主流方式，對原有電站及新建電站實現(xiàn)無人值守勢在必行。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)的興盛盡一點微薄之力，實現(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。
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