iES500系统硬件原理配置与使用说明.docx
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iES500系统硬件原理配置与使用说明
iES500系统用户培训用书
iES500系统硬件
原理、配置与使用说明
山东大学威海分校电子系统实验所（iESLab）
济南积成电子系统实验所（iESLab）
1998年11月
目录
1.iES500主站系统硬件配置1
1.1系统前置机柜1
1.2系统配置图3
2.iES500主站系统硬件说明4
2.1ES500―2智能串口卡4
2.1.1组成及功能：
4
2.1.2特点：
4
2.1.3安装及设置：
4
2.2AES5-2智能串口卡5
2.2.1组成及特点：
5
2.2.2安装及设置：
5
2.3电平转换箱6
2.3.1组成及功能：
6
2.3.2特点：
6
2.3.3电平接口箱的设置和安装：
6
2.4ES500多功能单元8
2.5iES-T10GPS同步时钟9
2.5.1装置的结构9
2.5.2装置的连接10
2.5.3GPS天线的安装要求:
10
2.5.4数据格式：
10
2.6ES40自适应MODEM11
2.6.1主要技术指标11
2.6.2使用说明11
2.7ES43大规模集成电路MODEM（1200BPS）13
2.7.1简介13
2.7.2主要技术指标13
2.7.3ES43调制解调器使用说明13
2.8ES40-3F主站通道防雷盒14
2.8.1功能及特点14
2.8.2性能指标15
2.8.3结构及安装说明15
3.iES500主站系统网络构成16
3.1iES500主站网络构成16
3.2iES500系统与MIS网的联接17
3.3远程网互联17
4.SCADA系统对机房场地技术要求17
4.1SCADA系统对环境的要求17
4.1.1开机时机房内的温、湿度:
17
4.1.2停机时机房内的温、湿度：
17
4.1.3尘埃：
17
4.1.4照明：
18
4.1.5电磁场干扰：
18
4.2SCADA系统对电源、地线的要求18
4.2.1电源要求：
18
4.2.2接地要求：
18
4.2.3SCADA系统对接入信道的防雷要求18
4.2.4SCADA系统对长距离数字信道的防护要求18
5.系统常见问题及其处理19
5.1前置机自动切换故障19
5.2前置机键盘或鼠标失灵19
5.3网络故障19
5.4通道故障19
1.iES500主站系统硬件配置
1.1系统前置机柜
系统前置机柜负责完成远动信号的调制及解调，以及远动信息的解帧及下发工作，一般配置有前置机、电平转换箱、MODEM机笼、滤波电源盒、风扇、GPS钟等。
MODEM机笼4
图1.1机柜前视图
一个机柜内最多可配置4个MODEM机笼。
机柜前视图见图1.1，机柜后视图见图1.2。
电平接口箱2
图1.2机柜后视图
1.2系统配置图
iES500具有跨多种硬件平台的特点，系统硬件典型配置（iES-500系统）如图1.3所示。
图1.3iES-500系统配置示意图
2.iES500主站系统硬件说明
2.1ES500―2智能串口卡
2.1.1组成及功能：
ES500-2智能接口卡由一块双层印制板构成。
采用16位80C186高速微处理器，配以20M晶振，256KRAM，4K双口RAM，8片Z85C30通信控制器芯片。
主要完成16路串行数据的接收和发送，接收数据的解帧和处理，发送数据的组帧和处理，以及与主机进行数据交换。
2.1.2特点：
具有16个独立的串行数据通道。
各个通道可独立设置成不同规约、不同波特率的串行数据通道。
本卡采用AT总线结构，可直接插入PC机内插槽，每个机器可插16块智能卡，只占用8个口地址，便于主机管理，运行程序由主机可随时修改和装载、无须擦写EPROM，智能卡占用口地址可修改，具有看门狗电路。
本卡采用CMOS器件，功耗低，可靠性高。
2.1.3安装及设置：
ES500-2智能接口卡安装在前置机内，每个机器若AT扩展槽足够的话，最多可插16块ES500-2智能接口卡，ES500-2智能接口卡在安装之前，须进行设置。
1.设置：
ES500-2智能串口卡上跳针位置参见示意图2.1。
J2
图2.1ES500-2智能串口卡上跳针位置
J1是一对跳针，当本卡选为0卡时，这一对跳针短路，当不是0卡时，此跳针断开。
J2是8对跳针，作为选卡用，当设置为0卡时，则第0对短路，当设置为1卡时，则第1对短路，其余类推。
2.安装：
按微机扩展卡安装要求，将ES500-2卡插入机器内，然后将50线扁缆插到卡上相应的位置。
50线扁缆的另一端连接到电平接口箱内ES500-3卡上相应的位置。
扁缆连接示意图见图2.2。
ES500-3卡
图2.2扁缆连接示意图
注：
前置机A内的ES500-2卡接ES500-3卡的相应P1A、P2A、P3A，
前置机B内的ES500-2卡接ES500-3卡的相应P1B、P2B、P3B，
0号ES500-2卡与0号ES500-3卡（0--15路）相连。
1号ES500-2卡与1号ES500-3卡（16--31路）相连。
其余类推。
2.2AES5-2智能串口卡
2.2.1组成及特点：
组成与ES500-2卡基本相同,只是该卡只提供8路通道,与ES500-2卡不同的地方有,该卡上增加了电平转换部分,因此可以直接接数字的RS-232信号,该卡主要用于接当地功能.
2.2.2安装及设置：
AES5-2智能串口卡上跳针位置示意图：
J1
P2
P1
J2
图2.3
J1是一对跳针，这一对跳针要短路。
J2是8对跳针，第0对跳针要短路。
P1是DB37孔座，接前4路（0-3）通道。
P2是IDC40线插座，接后4路（4-7）通道。
2.3电平转换箱
2.3.1组成及功能：
电平转换箱，又称接口盒，由一块ES500-8切换卡、两块ES500-3电平转换卡及外壳构成。
主要完成电平转换及主辅机切换功能。
2.3.2特点：
结构简单灵活、安装、维护方便。
外接电源，安全可靠。
接口为RS232电平，控制信号线齐全。
2.3.3电平接口箱的设置和安装：
1.安装：
如图2.4所示为电平接口箱的正视图。
图中标注0到31为DB9孔插座，为标准RS232-C串行接口。
一个接口箱最多可接32路串行数据通道。
第一个接口箱为0到31路，第二个接口箱为32到63路。
iES积成电子系统实验所
图2.4电平接口箱的正视图
串口定义如图2.5所示。
1----------------屏蔽地
6---------（RXC）收时钟
2----------------（RXD）收数据
7---------（RTS）
3---------------------（TXD）发数据
8-----------------（CTS）
4---------------------（DTR）
9----------------（TXC）
5----------------------（GND）地
图2.5DB9孔插座（标准RS232-C串行接口）串口定义
将接口箱后盖螺丝拧下，打开后盖，其背视图如下：
iES500-3
（0卡）
图2.6电平接口箱的背视图
iES500-8卡上的P0、P1、P2为16线插座，定义完全一样。
通过16线扁缆，P2与iES500-3（1卡）的P4相连，P1与iES500-3（0卡）P4相连。
iES500-8卡上的P3为电源插座。
定义如下：
+5V
图2.7P3电源插座定义
2.设置：
将第0卡ES500-3卡上的一对跳针（标注CA、CB）短接。
其余ES500-3卡上的跳针均断开。
2.4ES500多功能单元
5
前面板：
图2.8前面板示意图
1、主辅机手动切换开关（仅在手动切换状态有效）；
2、手动切换状态和自动切换状态转换开关；
3、ES500-1卡下发周波信号指示灯；
4、ES500-1卡下发模拟屏信号指示灯；
5、电源指示灯。
3
后面板：
图2.9后面板示意图
1、三芯PC电源插座；
2、电源开关，切5V，双刀双掷；
3、周波输入插头；
4、COMA1：
DB9针插头，接A机串口1；
5、COMA2：
DB9针插头，接A机串口2；
6、COMB1：
DB9针插头，接A机串口1；
7、COMB1：
DB9针插头，接A机串口2；
8、模拟屏串口，DB9针插头。
P4插座引脚
发光管极性
规格
定义
3
正
5黄
RXD
4
负
5
负
红
Power
6
正
7
正
绿
TXD
8
负
1#卡处S6与A/B连（靠近P9的为S6），S7与A/M相连，S6、S7为小四插座。
拨码开关设置：
位置
4
3
2
1
BAUD（波特率）
0
0
0
0
600Bps
0
0
0
1
1200Bps
0
0
1
0
2400Bps
0
0
1
1
4800Bps
ON
1234
2.5iES-T10GPS同步时钟
2.5.1装置的结构
1.装置的前面板：
iES-T10同步时钟
ａ ｂ c ｄ
ｅ
图2.10
a.电源指示：
电源指示灯亮，表示装置接通电源；
b.运行指示：
运行指示灯亮，表示装置运行；
c.同步指示：
当装置正确同步时，同步指示灯亮；
d.秒脉冲：
当装置正确同步时，秒脉冲灯每秒闪一次；
e.显示选择：
选择显示时间或者日期。
2.装置的后面板：
ａ
ｂ ｃ ｄ ｅ ｆ
图2.11
ａ．电源开关；
ｂ．电源输入；
ｃ．周波输入
ｄ．脉冲输出：
从左到右依次为秒脉冲，分钟脉冲，小时脉冲；
ｅ.串口输出:
共4个串口。
RS_232串行接口，DB9针头定义如下：
2RXD
3TXD
5GND
ｆ．天线输入端
2.5.2装置的连接
iES_T10一般同主站系统的前置机连接，可固定在主机柜中。
用两根串口线分别自T10的COM1和COM2引出，分别接至前置机A、B串口上。
当只有一台前置机时，信号自T10的COM1引出既可。
2.5.3GPS天线的安装要求:
GPS天线的有源天线头封装在一个长约90毫米,直径约50毫米的塑料圆棒内,连接线为低损耗同轴电缆。
天线头应该安装在室外,一般应该安装在楼顶上,安装时应该使天线头保持垂直,并且要很好的固定,安装原则为顺着天线头往上看应能够看到360度的天空。
2.5.4数据格式：
4800BPS通信速率、8位信息位、一位起始位、一位停止位、无校验位。
ASCAII码信息。
数据信息格式：
每1秒钟发送一次数据。
1.未同步时：
（下面每一字符表示一字节）
DH0DH1DM0DM1DS0DS1
:
未同步时帧头
DH0:
时十位；DH1:
时个位；DM0:
分十位；
DM1:
分个位；DS0:
秒十位；DS1:
秒个位。
:
帧结束符
2.同步时：
（下面每一字符表示一字节）
[S][T]
[A][F]
[B]
[S][T]同步时帧头；
DH0:
时十位；DH1:
时个位；DM0:
分十位；
DM1:
分个位；DS0:
秒十位；DS1:
秒个位。
DY0:
年十位；DY1:
年个位；DT0:
月十位；
DT1:
月个位；DD0:
日十位；DD1:
日个位。
[A]：
时钟日期结束符；[F]：
工频数据开始符；
DCH0:
周波钟时十位；DCH1:
周波钟时个位；
DCM0:
周波钟分十位；DCM1:
周波钟分个位；
DCS0:
周波钟秒十位；DCS1:
周波钟秒个位；
[B]:
帧结束符
2.6ES40自适应MODEM
2.6.1主要技术指标
●通讯方式：
四线全双工，上音频,同步/异步传输。
●调制方式：
二进制移频键控（FSK）。
●接收速率:
300,600,200,400,250,125,100,50BPS
●传送速率：
300,600BPS。
●发送载频：
3150Hz,2850Hz（300BPS）3080Hz，2680Hz（600BPS）
●发送载波误差：
<1Hz。
●发送电平：
标准-13DB，最大+3DB。
●接受电平：
标准-13DB，最小-43DB。
●载波告警电平：
-45DB。
●线路阻抗：
平衡600欧姆。
●接口特性：
RS232-C
●误码率：
小于10-5（S/N=6DB时）
●群时延特性：
抗4个转接段
●电源：
DC+5V、+12V、-12V。
2.6.2使用说明
ES43模板概图如下图所示
（1）模板外侧上方的三个LED分别作为接受数据（RXD）、载波检测（CD）、发送数据（TXD）的指示。
当CD熄灭时，说明载频（RC）电平低于-43DB，此时自动将RXD数据切断，RXD指示灯随着熄灭。
模板中短路块用来选择正常输入或反向输出。
（2）W1为输出信号幅度调节电位器。
（3）SEL1短路块300,50BPS时接3,600BPS时接6。
（4）SEL2短路块300,50BPS时接3,600BPS时接6。
SW1
SEL1
SEL2
W1
图2.12
（5）模板上的十线插座引出了全部信号线，排列位置如下：
2
1
1：
接受数据（RXD）
4
3
2：
信号地（GND）
3：
空脚（NC）
6
5
4：
发送数据（TXD）
8
7
5、6：
接受载频（TC）输入
7、8：
发送载频（TC）输入1
10
9
9、10：
发送载频（TC）输入2
图2.13
（6）MODEM板拨码开关SW1设置:
SW1状态ON为0OFF为1
波特率
4
3
2
1
300
0:
正常方式
1:
反码方式
0
0
0
600
0
0
1
200
0
1
0
400
0
1
1
250
1
0
0
125
1
0
1
100
1
1
0
50
1
1
1
注意：
本模板在设计中，考虑了带电拔插的防护，但尽量不要带电拔插，以免造成不必要的损失。
2.7ES43大规模集成电路MODEM（1200BPS）
2.7.1简介
ES43是采用超大规模专用集成电路设计的一种四线全双工FSK调制解调器。
它符合CCITTV.23及BELL202建议。
由于采用了数字化技术和严格的质量管理，因而具有很高的可靠性和稳定性。
ES43调制解调器采用STD标准模板，机箱选用19英寸的STD笼架，内有十六个收发卡插槽，每个机箱内最多可容纳十六个调制解调器模板。
ES43调制解调器与ES40自适应调制解调器（上音频型）外型尺寸及电气接口完全一致，因而可在同一机笼内混装使用。
本机在设计时充分考虑了可靠性及安全性，电路中设有双重防雷措施，对雷电冲击及静电干扰具有较强的防护作用。
为满足某些用户的特殊要求，ES43模板上设计了两路下发通道，且每个下发通道的载频（TC）电平可通过两个独立的精密电位器分别进行精确调整。
对不同的通讯规程，只须换上相应的芯片即可，电路勿须改动。
工作模式特性
工作方式
速率
（BPS）
载波频率
空号（Hz）
信号（Hz）
V.23
1200
2100
1300
BELL202
1200
2200
1200
2.7.2主要技术指标
●通讯方式：
四线全双工，异步传输。
●调制方式：
二进制移频键控（FSK）。
●传送速率：
1200BPS。
●通讯规程：
CCITTV.23；BELL202。
●载波频率：
2100Hz，1300Hz（CCITTV.23）;2200Hz，1200Hz（BELL202）
●发送载波误差：
<1Hz。
●发送电平：
标准-13DB，最大3DB。
●接受电平：
标准-13DB，最小-43DB。
●载波告警电平：
-45DB。
●线路阻抗：
600欧姆。
●接口特性：
RS232-C
●工作温度：
0–50℃
●电源：
DC+5V、+12V、-12V。
2.7.3ES43调制解调器使用说明
1.ES43采用标准STD模板尺寸，可插入STD标准机笼内，该模板电源线的规范与STD工业标准完全兼容，而其他信号线则不相同，用户在使用本产品时，务请详尽阅读本说明。
模板外侧上方的三个LED分别作为接受数据（RXD,红色）、载波检测（CD,黄色）、发送数据（TXD,绿色）的指示。
当CD熄灭时，说明载频（RC）电平低于-43DB，此时自动将RXD数据切断，RXD指示灯随着熄灭。
模板中短路块用来选择正常输入或反向输出。
2.模板上的十线插座引出了全部信号线，排列位置如下：
1
8
1：
接受数据（RXD）
4
3
2：
信号地（GND）
3：
空脚（NC）
6
5
4：
发送数据（TXD）
2
7
5、6：
接受载频（TC）输入
7、8：
发送载频（TC）输入1
10
9
9、10：
发送载频（TC）输入2
图2.14
3.本公司提供的STDMODEM机笼（ES40C-2）上的各路MODEM信号分别用十六个十线插座（DC2-10）及三十四线插座（DC2-34）引出。
十线插座的信号线排列如下：
1
2
1：
同步时钟（CLOCK）
8
2：
空脚（NC）
3
4
3：
接收数据（RXD）
5
6
4：
空脚（NC）
5：
发送数据（TXD）
7
6：
空脚（NC）
9
10
7：
空脚（NC）
8：
空脚（NC）
9：
信号地（GND）
10：
空脚（NC）
图2.15
注意：
本模板在设计中，考虑了带电拔插的防护，但尽量不要带电拔插，以免造成不必要的损失。
2.8ES40-3F主站通道防雷盒
2.8.1功能及特点
ES40-3F主站通道防雷盒由四块双层印制板及外壳构成，每块印制板包含4路，共16路四线全双功通道。
其中每一路中含有防雷子、PTC开关、压敏电阻等器件，能够在瞬间将传入线路的尖峰高电压、大电流等有害信号释放和切断，并在线路信号恢复正常后自动接通线路。
2.8.2性能指标
根据《IEC801工业过程测量和控制装置的电磁兼容性》的规定，对本产品的性能进行了实验测定，过程如下：
设备名称：
脉冲型电磁干扰系统
型号：
ECAT
输入尖峰波形:
10KV／1.2μs～50μs
输出钳位：
±10v
2.8.3结构及安装说明
（1）对每块印制板来说结构如下图：
IDC16
收发
收发
收发
收发
图2.16
防雷盒的前端，是接线端子，对应接远动信号的收发，防雷盒的后端，是一个16线的插座，接MODEM机笼的输入端，由于MODEM机笼的输入端是34线插座所以每两个印制板合用一条34线扁缆，一方接MODEM机笼的输入端，另一方分别接防雷盒一个印制板的16线插座。
（2）每个防雷盒由4块印制板构成，外面加一外壳，外壳为标准工业尺寸，安装时应固定在前置机柜的后方，另外，从防雷盒内部有一条地线引出，应将其与防雷地良好接触。
（3）防雷盒安装后的通道顺序如下（以前16路为例，其余类推）
8910111213141576543210
图2.17
3.iES500主站系统网络构成
3.1iES500主站网络构成
iES500主站系统采用操作系统内嵌的强大的网络功能实现网络互连。
iES500主站系统有以下几种网络连接方式可供选择。
细缆总线式、共享HUB式、交换HUB式。
用HUB方式时，计算机之间均采用双绞线连接。
细缆总线方式：
布线、连接方便。
线缆与网卡的连接是BNC接线方式。
所有的网内机都由一条细缆串接在一起，线的终结点须接网络终结匹配器。
细缆的优点是布线、施工方便。
缺点是当线的某一处出现故障时，都会引起正个网络的瘫痪。
HUB方式：
各个节点均经双绞线连接到HUB集线器上，通过集线器与其他节点相连。
HUB有共享式和交换式两种。
可根据需要选配。
HUB方式的优点当某一节点出现故障时，不会影响到整个网络。
连线相对于细缆方式来说布线较多。
细缆方式下一般节点间距离应小于300米；双绞线方式下节点间距离应小于200米；
在细缆方式，网络的传输速率为10Mbps；双绞线方式网络传输速率可以为10Mbps，也可为100Mbps。
当网络工作在100Mbps时，应选用五类双绞线。
为了提高网络的运行可靠性，iES500主站系统一般采用双网络方式。
每个节点机内插有两块网卡。
细缆连接网络示意图如图3.1所示，双绞线连接网络示意图如图3.2所示
节点n
图3.1细缆连接网络示意图
HUB2
图3.2双绞线连接网络示意图
3.2iES500系统与MIS网的联接
iES500系统一般经网桥机与MIS网联接，在有WEB服务器时，还可以由各个MIS工作站通过电话网拨号联接。
下图系统连接示意图。
MIS系统
图3.3
3.3远程网互联
iES500系统经远程访问服务器通过电话网与远程网联接,可以进行远方维护。
4.SCADA系统对机房场地技术要求
4.1SCADA系统对环境的要求
4.1.1开机时机房内的温、湿度:
级别
项目
A级
B级
C级
夏季
冬季
温度
23±2℃
20±2℃
10-35℃
相对湿度
45%-65%
40%-70%
30%-80%
温度变化率
<5℃/h要不结露
<10℃/h要不结露
<15℃/h要不结露
4.1.2停机时机房内的温、湿度：
级别
项目
A级
B级
C级
温度
5–35℃
5-35℃
10-40℃
相对湿度
40%-70%
20%-80%
8%-80%
温度变化率
<5℃/h要不结露
<10℃/h要不结露
<15℃/h要不结露
4.1.3尘埃：
级别
项目
A级
B级
C级
粒度
≥0.5uM
≥0.5uM
≥0.5uM
个数
≤3500粒/L
≤10000粒/L
≤18000粒/L
4.1.4照明：
机房内在离地面0.8m处，照度不应低于200lx。
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