一种适用于rtds的高速通讯模块的制作方法
一种适用于rtds的高速通讯模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种通讯模块，具体涉及一种适用于RTDS的高速通讯模块。
【背景技术】
[0002]仿真技术与试验测试技术是新型装备研发的两个重要技术手段，目前新模型、新控制保护算法的有效性缺乏先进的技术手段进行验证，造成研发流程缓慢，灵活性不足，也为后续仿真计算增加了不确定性。
[0003]目前，仿真技术已全面进入实时化仿真时代，以RTDS为代表的实时数字仿真系统为控制保护装置开发与测试、新型电力电子装置研发提供了灵活与便捷的手段。然而，如想把外部设备与RTDS联合进行实时仿真，现有方法是通过RTDS公司提供的I/O板卡实现，对于模拟量输入或输出卡，每张卡片具有12个输入或输出通道，对于数字量输入或输出卡，每张卡具有64路输入或输出通道，单一使用时，输入输出卡需与RTDS的PB5核心计算板卡通过光纤连接，同时占用PB5板卡一个光纤接口，每张PB5卡仅有两个光纤接口用于外接输入输出板卡，虽然各输入输出板卡可串联使用，但串联在末端的板卡与PB5卡通讯时间加大，有可能引起计算的不稳定，且连线较复杂，如果传输数据量较大的话，则需要更多的I/O板卡，一方面对RTDS核心计算资源占用严重，另一方面I/O板卡费用较高。
[0004]仿真技术领域在向更小仿真步长，更大仿真能力发展的过程中，必然使用更高速的计算处理单元，FPGA是一种很好的选择，Xilinx公司高端FPGA开发板内含有丰富的逻辑资源，最高性能的FPGA包括433200个查找表资源、3600个DSP资源、36个吉比特高速收发器、850个1等等。板载有两块4GB 1600MTs DDR3存储器；128MB BPI接口 FLASH芯片，用于固化FPGA代码使用；X8PCIe接口，可支持GEN1、GEN2、GEN3三种模式，单LANE最高有效线速率可达到8Gbps ;光纤接口，可与外部设备进行高速的数据交换，最高线速率为5Gbps，Virtex-7系列FPGA可以达到较高的系统时钟，选用400MHz的时钟，仿真步长可到50ns。
【实用新型内容】
[0005]为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种适用于RTDS的高速通讯模块，能够很好的实现外部设备与RTDS系统的联合仿真，为新模型开发、控制保护策略设计、新型装备研发提供先进的在环测试技术手段。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型采取如下方案:
[0007]本实用新型提供一种适用于RTDS的高速通讯模块，所述通讯模块采用光纤通讯方式实现外部设备与RTDS的通讯与数据交换，所述通讯模块包括第一通讯接口、数据处理单元和第二通讯接口 ；所述数据处理单元通过第一通讯接口与RTDS连接，并通过第二通讯接口与外部设备连接。
[0008]所述数据处理单元与第一通讯接口和第二通讯接口之间均通过电信号连接，所述第一通讯接口与RTDS之间通过光信号连接，所述第二通讯接口与外部设备之间通过电信号或光信号连接。
[0009]所述第一通讯接口的输入侧通过SFP光模块和LC-LC光纤跳线连接RTDS的PB5板卡背板输出端口，为RTDS与通讯模块间数据传输提供通路；所述第一通讯接口的输出侧连接所述数据处理单元，向数据处理单元提供数据输入。
[0010]所述第一通讯接口与RTDS之间采用RTDS通讯规约，实现数据交换。
[0011]所述数据处理单元为FPGA板卡，所述FPGA板卡采用Xilinx公司的ML-605开发板；
[0012]ML-605开发板以第一通讯接口的输出作为输入，完成对RTDS下传数据的高速处理，经处理后的数据上传回RTDS，并下发至外部设备。
[0013]所述ML-605开发板基于Aurora通讯规约，通过第一通讯接口与RTDS建立通讯链路，完成数据交换。
[0014]所述第二通讯接口连接ML-605开发板内部电路连接，通过第二通讯接口的HPC端口和LPC端口实现与外部设备的连接。
[0015]所述HPC端口与SM-18光口扩展卡连接，用于实现数据的电/光信号转化及分路发送，所述SM-18光口扩展卡最大可扩展为8路双工光纤通道，适用于具有大数据高速外送及回收需求的外部设备。
[0016]所述LPC端口与对应的差分电路扩展卡连接，用于实现电信号的差分通讯，适用于具有数据量少且传输距离近外送及回收需求的外部设备。
[0017]所述外部设备为需要与RTDS联合仿真的设备，包括待测试的控制保护系统或数据采集系统。
[0018]与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于:
[0019]本实用新型提供一种适用于RTDS装置的高速通讯模块，可实现外部设备与RTDS的高速通讯，充分发挥RTDS实时仿真技术优势，占用RTDS核心板卡的端口少，对外传输数据量大，且可自定义数据处理功能，支持自主开发的各类模型和控制保护等，并将处理结果反馈至RTDS，为外部设备的在环测试提供了先进灵活的技术手段，可提高研发效率，保证各子研发过程的平滑过渡，并能够在研发早期的问题与缺陷，更好的指导装备研发。
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型实施例中适用于RTDS装置的高速通讯模块结构图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0022]如图1，本实用新型提供一种适用于RTDS的高速通讯模块，所述通讯模块采用光纤通讯方式实现外部设备与RTDS的通讯与数据交换，所述通讯模块包括第一通讯接口、数据处理单元和第二通讯接口 ；所述数据处理单元通过第一通讯接口与RTDS连接，并通过第二通讯接口与外部设备连接。
[0023]所述数据处理单元与第一通讯接口和第二通讯接口之间均通过电信号连接，所述第一通讯接口与RTDS之间通过光信号连接，所述第二通讯接口与外部设备之间通过电信号或光信号连接。 [0024]所述第一通讯接口的输入侧通过SFP光模块(通讯速率2Gb/s)和LC-LC光纤跳线连接RTDS的PB5板卡背板输出端口，为RTDS与通讯模块间数据传输提供通路；所述第一通讯接口的输出侧连接所述数据处理单元，向数据处理单元提供数据输入。
[0025]所述第一通讯接口与RTDS之间采用RTDS通讯规约，实现数据交换。
[0026]所述数据处理单元为FPGA板卡，所述FPGA板卡采用Xilinx公司的ML-605开发板；
[0027]ML-605开发板以第一通讯接口的输出作为输入，完成对RTDS下传数据的高速处理，经处理后的数据上传回RTDS，并下发至外部设备。
[0028]ML-605开发板具有24万门逻辑资源，24路高速的串并转换器，基于Aurora通讯规约，通过第一通讯接口与RTDS建立通讯链路，完成数据交换。
[0029]所述第二通讯接口连接ML-605开发板内部电路连接，通过第二通讯接口的HPC端口和LPC端口实现与外部设备的连接。
[0030]所述HPC端口与SM-18光口扩展卡连接，用于实现数据的电/光信号转化及分路发送，所述SM-18光口扩展卡最大可扩展为8路双工光纤通道，适用于具有大数据高速外送及回收需求的外部设备。
[0031]SM-18光口扩展卡可实现光信号通道数的扩展，用于与阀仿真卡通讯。采用4路经扩展的光通道，同样采用四个独立的SFP光模块。其中每I路可以接收256个MMC模块的信息，2路可以接收512个MMC模块的信息，因此ML605的资源可以支持2个桥臂的阀控算法，共4路Aurora接口，1024各模块的触发脉冲。
[0032]所述LPC端口与对应的差分电路扩展卡连接，用于实现电信号的差分通讯，适用于具有数据量少且传输距离近外送及回收需求的外部设备。
[0033]LPC端口负责在ML-605开发板和外部设备之间传输数据，传输方式米用普通差分并行同步方式。其板上的差分转换芯片负责把来自光电转换板的差分信号变成单端信号通过LPC端口连接到FPGA板卡，同时把ML-605开发板的FPGA发送信号变成差分信号输出到光电转换板上。
[0034]所述外部设备为需要与RTDS联合仿真的设备，包括待测试的控制保护系统或数据采集系统。
[0035]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本实用新型的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，这些未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本实用新型的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1.一种适用于RTDS的高速通讯模块，其特征在于:所述通讯模块包括第一通讯接口、数据处理单元和第二通讯接口 ；所述数据处理单元通过第一通讯接口与RTDS连接，并通过第二通讯接口与外部设备连接。2.根据权利要求1所述的适用于RTDS的高速通讯模块，其特征在于:所述数据处理单元与第一通讯接口和第二通讯接口之间均通过电信号连接，所述第一通讯接口与RTDS之间通过光信号连接，所述第二通讯接口与外部设备之间通过电信号或光信号连接。3.根据权利要求1所述的适用于RTDS的高速通讯模块，其特征在于:所述第一通讯接口的输入侧通过SFP光模块和LC -LC光纤跳线连接RTDS的PB5板卡背板输出端口，为RTDS与通讯模块间数据传输提供通路；所述第一通讯接口的输出侧连接所述数据处理单元，向数据处理单元提供数据输入。4.根据权利要求1所述的适用于RTDS的高速通讯模块，其特征在于:所述第一通讯接口与RTDS之间采用RTDS通讯规约，实现数据交换。5.根据权利要求1所述的适用于RTDS的高速通讯模块，其特征在于:所述数据处理单元为FPGA板卡，所述FPGA板卡采用Xilinx公司的ML - 605开发板； ML -605开发板以第一通讯接口的输出作为输入，完成对RTDS下传数据的高速处理，经处理后的数据上传回RTDS，并下发至外部设备。6.根据权利要求5所述的适用于RTDS的高速通讯模块，其特征在于:所述ML- 605开发板基于Aurora通讯规约，通过第一通讯接口与RTDS建立通讯链路，完成数据交换。7.根据权利要求5所述的适用于RTDS的高速通讯模块，其特征在于:所述第二通讯接口连接ML - 605开发板内部电路连接，通过第二通讯接口的HPC端口和LPC端口实现与外部设备的连接。8.根据权利要求7所述的适用于RTDS的高速通讯模块，其特征在于:所述HPC端口与SM -18光口扩展卡连接，用于实现数据的电/光信号转化及分路发送，所述SM -18光口扩展卡最大可扩展为8路双工光纤通道，适用于具有大数据高速外送及回收需求的外部设备。9.根据权利要求7所述的适用于RTDS的高速通讯模块，其特征在于:所述LPC端口与对应的差分电路扩展卡连接，用于实现电信号的差分通讯，适用于具有数据量少且传输距离近外送及回收需求的外部设备。10.根据权利要求1所述的适用于RTDS的高速通讯模块，其特征在于:所述外部设备为需要与RTDS联合仿真的设备，包括待测试的控制保护系统或数据采集系统。
【专利摘要】本实用新型提供一种适用于RTDS的高速通讯模块，所述通讯模块包括第一通讯接口、数据处理单元和第二通讯接口；所述数据处理单元通过第一通讯接口与RTDS连接，并通过第二通讯接口与外部设备连接。本实用新型提供一种适用于RTDS的高速通讯模块，能够很好的实现外部设备与RTDS系统的联合仿真，为新模型开发、控制保护策略设计、新型装备研发提供先进的在环测试技术手段。
【IPC分类】G05B17/02
【公开号】CN204650154
【申请号】CN201520278953
【发明人】周飞, 于弘洋, 潘冰, 陆振纲
【申请人】国网智能电网研究院, 国家电网公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年4月30日
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种通讯模块，具体涉及一种适用于RTDS的高速通讯模块。
【背景技术】
[0002]仿真技术与试验测试技术是新型装备研发的两个重要技术手段，目前新模型、新控制保护算法的有效性缺乏先进的技术手段进行验证，造成研发流程缓慢，灵活性不足，也为后续仿真计算增加了不确定性。
[0003]目前，仿真技术已全面进入实时化仿真时代，以RTDS为代表的实时数字仿真系统为控制保护装置开发与测试、新型电力电子装置研发提供了灵活与便捷的手段。然而，如想把外部设备与RTDS联合进行实时仿真，现有方法是通过RTDS公司提供的I/O板卡实现，对于模拟量输入或输出卡，每张卡片具有12个输入或输出通道，对于数字量输入或输出卡，每张卡具有64路输入或输出通道，单一使用时，输入输出卡需与RTDS的PB5核心计算板卡通过光纤连接，同时占用PB5板卡一个光纤接口，每张PB5卡仅有两个光纤接口用于外接输入输出板卡，虽然各输入输出板卡可串联使用，但串联在末端的板卡与PB5卡通讯时间加大，有可能引起计算的不稳定，且连线较复杂，如果传输数据量较大的话，则需要更多的I/O板卡，一方面对RTDS核心计算资源占用严重，另一方面I/O板卡费用较高。
[0004]仿真技术领域在向更小仿真步长，更大仿真能力发展的过程中，必然使用更高速的计算处理单元，FPGA是一种很好的选择，Xilinx公司高端FPGA开发板内含有丰富的逻辑资源，最高性能的FPGA包括433200个查找表资源、3600个DSP资源、36个吉比特高速收发器、850个1等等。板载有两块4GB 1600MTs DDR3存储器；128MB BPI接口 FLASH芯片，用于固化FPGA代码使用；X8PCIe接口，可支持GEN1、GEN2、GEN3三种模式，单LANE最高有效线速率可达到8Gbps ;光纤接口，可与外部设备进行高速的数据交换，最高线速率为5Gbps，Virtex-7系列FPGA可以达到较高的系统时钟，选用400MHz的时钟，仿真步长可到50ns。
【实用新型内容】
[0005]为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种适用于RTDS的高速通讯模块，能够很好的实现外部设备与RTDS系统的联合仿真，为新模型开发、控制保护策略设计、新型装备研发提供先进的在环测试技术手段。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型采取如下方案:
[0007]本实用新型提供一种适用于RTDS的高速通讯模块，所述通讯模块采用光纤通讯方式实现外部设备与RTDS的通讯与数据交换，所述通讯模块包括第一通讯接口、数据处理单元和第二通讯接口 ；所述数据处理单元通过第一通讯接口与RTDS连接，并通过第二通讯接口与外部设备连接。
[0008]所述数据处理单元与第一通讯接口和第二通讯接口之间均通过电信号连接，所述第一通讯接口与RTDS之间通过光信号连接，所述第二通讯接口与外部设备之间通过电信号或光信号连接。
[0009]所述第一通讯接口的输入侧通过SFP光模块和LC-LC光纤跳线连接RTDS的PB5板卡背板输出端口，为RTDS与通讯模块间数据传输提供通路；所述第一通讯接口的输出侧连接所述数据处理单元，向数据处理单元提供数据输入。
[0010]所述第一通讯接口与RTDS之间采用RTDS通讯规约，实现数据交换。
[0011]所述数据处理单元为FPGA板卡，所述FPGA板卡采用Xilinx公司的ML-605开发板；
[0012]ML-605开发板以第一通讯接口的输出作为输入，完成对RTDS下传数据的高速处理，经处理后的数据上传回RTDS，并下发至外部设备。
[0013]所述ML-605开发板基于Aurora通讯规约，通过第一通讯接口与RTDS建立通讯链路，完成数据交换。
[0014]所述第二通讯接口连接ML-605开发板内部电路连接，通过第二通讯接口的HPC端口和LPC端口实现与外部设备的连接。
[0015]所述HPC端口与SM-18光口扩展卡连接，用于实现数据的电/光信号转化及分路发送，所述SM-18光口扩展卡最大可扩展为8路双工光纤通道，适用于具有大数据高速外送及回收需求的外部设备。
[0016]所述LPC端口与对应的差分电路扩展卡连接，用于实现电信号的差分通讯，适用于具有数据量少且传输距离近外送及回收需求的外部设备。
[0017]所述外部设备为需要与RTDS联合仿真的设备，包括待测试的控制保护系统或数据采集系统。
[0018]与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于:
[0019]本实用新型提供一种适用于RTDS装置的高速通讯模块，可实现外部设备与RTDS的高速通讯，充分发挥RTDS实时仿真技术优势，占用RTDS核心板卡的端口少，对外传输数据量大，且可自定义数据处理功能，支持自主开发的各类模型和控制保护等，并将处理结果反馈至RTDS，为外部设备的在环测试提供了先进灵活的技术手段，可提高研发效率，保证各子研发过程的平滑过渡，并能够在研发早期的问题与缺陷，更好的指导装备研发。
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型实施例中适用于RTDS装置的高速通讯模块结构图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0022]如图1，本实用新型提供一种适用于RTDS的高速通讯模块，所述通讯模块采用光纤通讯方式实现外部设备与RTDS的通讯与数据交换，所述通讯模块包括第一通讯接口、数据处理单元和第二通讯接口 ；所述数据处理单元通过第一通讯接口与RTDS连接，并通过第二通讯接口与外部设备连接。
[0023]所述数据处理单元与第一通讯接口和第二通讯接口之间均通过电信号连接，所述第一通讯接口与RTDS之间通过光信号连接，所述第二通讯接口与外部设备之间通过电信号或光信号连接。 [0024]所述第一通讯接口的输入侧通过SFP光模块(通讯速率2Gb/s)和LC-LC光纤跳线连接RTDS的PB5板卡背板输出端口，为RTDS与通讯模块间数据传输提供通路；所述第一通讯接口的输出侧连接所述数据处理单元，向数据处理单元提供数据输入。
[0025]所述第一通讯接口与RTDS之间采用RTDS通讯规约，实现数据交换。
[0026]所述数据处理单元为FPGA板卡，所述FPGA板卡采用Xilinx公司的ML-605开发板；
[0027]ML-605开发板以第一通讯接口的输出作为输入，完成对RTDS下传数据的高速处理，经处理后的数据上传回RTDS，并下发至外部设备。
[0028]ML-605开发板具有24万门逻辑资源，24路高速的串并转换器，基于Aurora通讯规约，通过第一通讯接口与RTDS建立通讯链路，完成数据交换。
[0029]所述第二通讯接口连接ML-605开发板内部电路连接，通过第二通讯接口的HPC端口和LPC端口实现与外部设备的连接。
[0030]所述HPC端口与SM-18光口扩展卡连接，用于实现数据的电/光信号转化及分路发送，所述SM-18光口扩展卡最大可扩展为8路双工光纤通道，适用于具有大数据高速外送及回收需求的外部设备。
[0031]SM-18光口扩展卡可实现光信号通道数的扩展，用于与阀仿真卡通讯。采用4路经扩展的光通道，同样采用四个独立的SFP光模块。其中每I路可以接收256个MMC模块的信息，2路可以接收512个MMC模块的信息，因此ML605的资源可以支持2个桥臂的阀控算法，共4路Aurora接口，1024各模块的触发脉冲。
[0032]所述LPC端口与对应的差分电路扩展卡连接，用于实现电信号的差分通讯，适用于具有数据量少且传输距离近外送及回收需求的外部设备。
[0033]LPC端口负责在ML-605开发板和外部设备之间传输数据，传输方式米用普通差分并行同步方式。其板上的差分转换芯片负责把来自光电转换板的差分信号变成单端信号通过LPC端口连接到FPGA板卡，同时把ML-605开发板的FPGA发送信号变成差分信号输出到光电转换板上。
[0034]所述外部设备为需要与RTDS联合仿真的设备，包括待测试的控制保护系统或数据采集系统。
[0035]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本实用新型的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，这些未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本实用新型的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1.一种适用于RTDS的高速通讯模块，其特征在于:所述通讯模块包括第一通讯接口、数据处理单元和第二通讯接口 ；所述数据处理单元通过第一通讯接口与RTDS连接，并通过第二通讯接口与外部设备连接。2.根据权利要求1所述的适用于RTDS的高速通讯模块，其特征在于:所述数据处理单元与第一通讯接口和第二通讯接口之间均通过电信号连接，所述第一通讯接口与RTDS之间通过光信号连接，所述第二通讯接口与外部设备之间通过电信号或光信号连接。3.根据权利要求1所述的适用于RTDS的高速通讯模块，其特征在于:所述第一通讯接口的输入侧通过SFP光模块和LC -LC光纤跳线连接RTDS的PB5板卡背板输出端口，为RTDS与通讯模块间数据传输提供通路；所述第一通讯接口的输出侧连接所述数据处理单元，向数据处理单元提供数据输入。4.根据权利要求1所述的适用于RTDS的高速通讯模块，其特征在于:所述第一通讯接口与RTDS之间采用RTDS通讯规约，实现数据交换。5.根据权利要求1所述的适用于RTDS的高速通讯模块，其特征在于:所述数据处理单元为FPGA板卡，所述FPGA板卡采用Xilinx公司的ML - 605开发板； ML -605开发板以第一通讯接口的输出作为输入，完成对RTDS下传数据的高速处理，经处理后的数据上传回RTDS，并下发至外部设备。6.根据权利要求5所述的适用于RTDS的高速通讯模块，其特征在于:所述ML- 605开发板基于Aurora通讯规约，通过第一通讯接口与RTDS建立通讯链路，完成数据交换。7.根据权利要求5所述的适用于RTDS的高速通讯模块，其特征在于:所述第二通讯接口连接ML - 605开发板内部电路连接，通过第二通讯接口的HPC端口和LPC端口实现与外部设备的连接。8.根据权利要求7所述的适用于RTDS的高速通讯模块，其特征在于:所述HPC端口与SM -18光口扩展卡连接，用于实现数据的电/光信号转化及分路发送，所述SM -18光口扩展卡最大可扩展为8路双工光纤通道，适用于具有大数据高速外送及回收需求的外部设备。9.根据权利要求7所述的适用于RTDS的高速通讯模块，其特征在于:所述LPC端口与对应的差分电路扩展卡连接，用于实现电信号的差分通讯，适用于具有数据量少且传输距离近外送及回收需求的外部设备。10.根据权利要求1所述的适用于RTDS的高速通讯模块，其特征在于:所述外部设备为需要与RTDS联合仿真的设备，包括待测试的控制保护系统或数据采集系统。
【专利摘要】本实用新型提供一种适用于RTDS的高速通讯模块，所述通讯模块包括第一通讯接口、数据处理单元和第二通讯接口；所述数据处理单元通过第一通讯接口与RTDS连接，并通过第二通讯接口与外部设备连接。本实用新型提供一种适用于RTDS的高速通讯模块，能够很好的实现外部设备与RTDS系统的联合仿真，为新模型开发、控制保护策略设计、新型装备研发提供先进的在环测试技术手段。
【IPC分类】G05B17/02
【公开号】CN204650154
【申请号】CN201520278953
【发明人】周飞, 于弘洋, 潘冰, 陆振纲
【申请人】国网智能电网研究院, 国家电网公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年4月30日
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