智能化配電系統(tǒng)新科技技術(shù)

　　文章是一篇電力論文,主要對智能化配電系統(tǒng)中的多現(xiàn)場總線技術(shù)工程的介紹。本文選自：《電力科學(xué)與工程》,《電力科學(xué)與工程》為科學(xué)技術(shù)類刊物.曾榮獲全國水利電力成果獎,并多次被評為電力部和河北省優(yōu)秀期刊.以報道電力工業(yè)科學(xué)技術(shù)的研究、開發(fā)與應(yīng)用為主，及與電力系統(tǒng)相關(guān)的自動化工程、機械工程、環(huán)境工程、計算機及其應(yīng)用、現(xiàn)代通信等方面的科技發(fā)展動態(tài)和最新成果。

　　摘要：通用型現(xiàn)場總線協(xié)議控制器是現(xiàn)場級的通用通信管理設(shè)備，由它把各個現(xiàn)場設(shè)備連成網(wǎng)絡(luò)，并負責(zé)現(xiàn)場設(shè)備上位機之間的信息傳遞。由于其是通用性的，只需通過相應(yīng)的CPU及接口電路和軟件就可以完成多種現(xiàn)場總線協(xié)議的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)與不同廠家的現(xiàn)場設(shè)備進行通信。

　　關(guān)鍵詞：智能化,配電系統(tǒng),總線技術(shù),電力工程,電力論文

　　1 多現(xiàn)場總線技術(shù)

　　目前，在一些工程中通常的做法是在某種現(xiàn)場總線的基礎(chǔ)上開發(fā)能連接其他公司現(xiàn)場總線的接口產(chǎn)品。由于現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)尚未建立，多種類型的現(xiàn)場總線枚不勝數(shù)，需要開發(fā)大量的接口產(chǎn)品才能滿足不同工程需要。如果僅以FF、CAN、LONWORKS、PROFIBUS-DP、MODBUS五種著名現(xiàn)場總線為例，要使它們中任意兩種不同現(xiàn)場總線能統(tǒng)一于一個智能化配電系統(tǒng)中，僅是協(xié)議轉(zhuǎn)換器這種接口產(chǎn)品就要有二十種之多，如果一個系統(tǒng)中有三種或三種以上不同現(xiàn)場總線產(chǎn)品，那麻煩則更大。不少企業(yè)，包括一些國際上的大公司為了解決來自不同廠家的產(chǎn)品兼容性問題，都投入了巨大的精力和財力，但成效甚微。

　　針對上述在智能化配電系統(tǒng)開發(fā)中遇到的實際問題，我們提出了通用型現(xiàn)場總線協(xié)議控制器這種全面的解決方案，通過硬件和軟件的方法共同對現(xiàn)場總線協(xié)議進行處理，解決智能化配電系統(tǒng)中多現(xiàn)場總線的兼容性問題，其目的是為了能將不同現(xiàn)場總線的產(chǎn)品和諧地融入一個系統(tǒng)中，充分發(fā)揮不同產(chǎn)品的長處，為那些希望使用不同廠家優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的用戶提供更大的靈活性。

　　2 現(xiàn)場總線協(xié)議控制器

　　通過多種方案的比較，采用模塊化結(jié)構(gòu)和多CPU工作方式來設(shè)計通用型現(xiàn)場總線協(xié)議控制器。因為模塊化的結(jié)構(gòu)可以使系統(tǒng)有較強的擴展能力，為系統(tǒng)將來的升級換代帶來便利。

　　通用型現(xiàn)場總線協(xié)議控制器主要由底板和插卡組成，其中底板帶有電源以及擴展槽和固定支架等，并且系統(tǒng)總線也是在底板,擴展槽和底板上的信號線構(gòu)成。插卡分三種，分別為主控板、協(xié)議板、接口板，其中主控板和協(xié)議板帶CPU。主控板負責(zé)管理整個系統(tǒng)以及與上位機的通信，通用型現(xiàn)場總線協(xié)議控制器通過RS232接口與上位機連接，主控板通過它與上位機進行信息交換，主要包括：管理系統(tǒng)總線，給協(xié)議板和接口板分配系統(tǒng)資源，與協(xié)議板進行信息交換，對來自協(xié)議板的數(shù)據(jù)進行處理，等待上位機提取。協(xié)議板是通用型現(xiàn)場總線協(xié)議控制器的關(guān)鍵部分，所有與現(xiàn)場設(shè)備的通信都由它完成。協(xié)議板可以提供多種現(xiàn)場總線協(xié)議，一般一塊協(xié)議板只能進行一種現(xiàn)場總線協(xié)議的通信。接口板從屬于某一協(xié)議板，為協(xié)議板提供通信接口。用戶可以根據(jù)實際情況進行選擇，接口種類有RS232、RS422、RS485等。通用型現(xiàn)場總線協(xié)議控制器與上位機以及與現(xiàn)場設(shè)備的通信都采用串行方式，而通信控制器內(nèi)部各插卡之間通過系統(tǒng)總線來完成。其中主控板與各協(xié)議板的通信采用主從式。主控板通過系統(tǒng)總線分別與協(xié)議板進行通信，各協(xié)議板之間不能進行通信。

　　通信過程如下：主控板在系統(tǒng)總線上，通過廣播方式發(fā)送協(xié)議板號來呼叫與之通信的協(xié)議板，每塊協(xié)議板上有協(xié)議板號識別電路，只有與發(fā)送的協(xié)議板號相符的協(xié)議板才響應(yīng)主控板，從而實現(xiàn)主控板與協(xié)議板的通信。當(dāng)用戶增加新的協(xié)議設(shè)備時，不必改動硬件，只需在增加的新的協(xié)議板上設(shè)置好協(xié)議板號，并在上位機的組態(tài)中添加相應(yīng)的系統(tǒng)信息存入計算機即可。協(xié)議板和接口之間的信息傳遞通過系統(tǒng)中的局部總線來完成。

　　3 應(yīng)用實例

　　通用型現(xiàn)場總線協(xié)議控制器已經(jīng)在我們最新開發(fā)的CE2000電站綜合自動化系統(tǒng)中完成，并與多種產(chǎn)品進行了通信聯(lián)網(wǎng)試驗。系統(tǒng)中的主要產(chǎn)品有：美國西屋公司采用INCOM(MODBUS)通信協(xié)議的智能化產(chǎn)品、德國西門子公司和德國默勒公司采用PROFIBUS-DP通信協(xié)議的智能化產(chǎn)品、南京因泰來公司采用其內(nèi)部通信協(xié)議INTBUS的綜合數(shù)字保護繼電器產(chǎn)品。

　　整個系統(tǒng)由配各種智能化開關(guān)柜的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成。硬件包括各種智能化開關(guān)柜、通用型現(xiàn)場總線協(xié)議控制器、上位控制計算機。軟件由主控程序、通訊界面和人機界面三部分組成。根據(jù)以上硬件設(shè)備的配置情況，在上位機上輸入系統(tǒng)配置信息，通過串行口傳遞給控制器主板。主控板將系統(tǒng)配置信息分類傳遞給各協(xié)議板，各協(xié)議板收到系統(tǒng)信息后與所屬硬件設(shè)備進行通信，將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)主控板傳送到上位機，并通過主控板接受上位機命令。