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综合自动化变电站现场总线技术分析

  
    
  摘要:现场总线是近几年迅速发展并广泛运用于自动化变电站之中的一种工业数据总线。现场总线的主要功能是解决工业现场的各种智能化仪器,同时在各个高级控制系统之中传递信息。现场总线的优点有许多,最为突出的优势为简单可靠、成本低等。正因为这些明显的优势,如今引起了众多标准团体的重视。本文就从介绍Lonworks总线、WorldFip总线以及以太总线出发,旨在探讨综合自动化变电站现场总线技术分析,以供同行们参考借鉴。
  关键词:现场总线;综合自动化;变电站
  现场总线于20世纪末发展起来的,广泛运用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等智能设备之中。如今,现场总线能够有效的沟通联系各个高级控制层,因此,现场总线不仅仅是一个基层的网络,而是更高一层的网络。它是一种开放式的并且是新型全分布的控制系统。由于其技术方面突出的优势,已经被人们所熟知并引起了高度重视。如今国际上有许多知名的公司开始着重开展这门高新技术,因为现场总线的优势是显而易见的。首先现场总线设备的性质是处在过程设备底层,而现场总线因此造价低、实用性高、操作简单、安全性能高等优点而成为了不二选择。除此之外,现场总线的时效性高,网络负载稳定。综上种种的特点,现场总线系统的地位越来越重要。
  在自动化变电站中,通常使用到的现场总线有三种:Lonworks总线、WorldFip总线以及以太网。在建设变电站时,对选择现场总线类型要根据其实际需求来定,具体问题具体分析,因地制宜。
  1总线类型比较
  如今,我国广泛运用到的现场总线为三种,Lonworks总线、World-Fip总线以及以太网。而生产总线由于不同的自动化厂家,而体现出不同的侧重点。因此在选择现场总线的时候,一定要具体问题具体分析,根据自动化厂家的实际情况而定。由于现场总线支持的类型、具体协议并没得到统一,因此在总线的选择上也没有完全的统一标准.
  1.1LonWorks现场总线
  (1)LongWorks技术特点
  LonWorks是一种实力雄厚的现场总线技术。它采用的是ISO\OSI模型的全部通讯协议。其设计方法为面向对象。面向对象指的是利用网络的变量特点把网络的通信简化为参数设置,这样的话能够将介质的访问延迟和冲突降到最低,这样就能大大增加通信的距离。同时Lon-Works总线还能够支持多种介质,比如光纤等,并能够延伸出与之相对应的防爆产品。LonWorks因其这些优势特点,而被业界称为通用控制网络。LonWorks总线的基本部件就是Neuron芯片。这种芯片最大的特点就是能够同时具有通讯和控制的功能。Neuron芯片内部的组成部分为三个中央处理器、RAM、ROM、EEPROM、计数器以及操作系统。在这些系统的共同工作下,一个Neuron芯片就能够完成网络中的控制功能。如今LonWorks因其种种优势特点而吸引了数万家企业参与到这项工作中来,这对于一种技术的推广、应用有很大的促进作用。
  (2)通讯介质及网络拓扑结构
  LonWorks能够兼容许多的通讯设置,可以说LonWorks是不会受到通讯介质的限制。同时LonWorks的另一大优势就是,LonWorks兼容的这些介质,能够在同一网络中交叉使用,而不会收到影响。这就大大增加了现场总线的功能性。当然,在大部分的LonWorks综合自动化变电站中,被经常使用的介质还是双绞线。在选择现场总线网络的拓扑形式时,可以根据不同的拓扑形式,来决定网络的规模,这在建立、选择上非常的灵活。
  (3)LongWorks现场总线特点
  LonWorks现场总线在保证可靠、安全通信的基础上还具有报文短小(必须)、高度分散化、体积小、成本低的特点。此外.LonWorks还具有以下特点:Lon主要用于没备问相互通讯,而不是用于计算机之间通G',Lon元需中央处理器、服务器,即可实现个个节点间的相互通讯dor,传输速率较低,适宜于数据较小的检测信息、状态信息和控制信息的传输-构成简单,利用廉价电缆(双绞线)传输信息,故成本低。
  1.2WorldFip现场总线
  (1)WorldFip现场总线技术特点
  WorldFip使用曼彻斯特码传输,是一种令牌网。WorldFip使用信息生产者和消费者的概念,和通常意义上的输出量、输入量略有区别。每个生产者或消费者变量有一个JP地址。N-+,Ny,站可以有例如16个生产者艄费者变量。任何时候,生产者只能有-个,而消费者可以是1个或多个。
  (2)通讯介质及网络拓扑结构
  典型的传输介质是]二业级屏蔽双绞线。网络拓扑结构为总线型,但又不同于一般的总线结构,以220kV高村变电站为例,网络结构.
  (3)WorldFip总线特点
  WorldFip将变电站的设备定义为“模块”“:模块”是指一组具备一定基本功能限口交流量测量、开关量测量、开关控制等)、具有统一通讯接口的智能模块。凼此它们之间的通讯可按其功能、时效分为几类标准通讯方式:周期性同步数据(如遥测);周册胜异步数据(如开入量);非周期性信息报(如开出量J。网络仲裁器是整个网络通信的主宰者。网络仲裁器轮番呼叫每一个牛产者变量整个网线上总是有信号的。如果若干时间间隔内例如几十毫秒)没有监听到网上的信号、则可以诊断为网络故障。
  1.3以太网(Ethernet)
  (1)Ethernct网技术特点
  以太网在Ethemet网络中重要的通讯设备就是“网卡”,网卡上面装有处理器和存储器(包括RAM和ROM)。网}和局域网之间的通信通过双绞线以串行传输方式进行的,而网卡和计算机之问的通信则是通出蝴L主板的I/0总线以并行方式进行传输。网络通讯采用TCP/IP协议,每-个通讯睢元均要有唯一的IP地址。
  (2)通讯介质及网络拓扑结构
  Ethernet网可使用通讯介质有:双绞线、光纤、同轴电缆、无线、红外等。在我局高村变、虢都变均采用5类双绞线(网线)。网络结构为以HUB为通讯防心的星形网络。
  (3)Ethernet网络特点
  传输速度陕,可扩展性好。以太网的传输速度有10Mbp系统、100Mbps系统和1000Mbps系统。我局综合自动化变电站以太网为100Mbps系统;而且HUB接口是可以通用的,使得系统连接非常方便,具有良好的灵活性和扩展能力;可靠性高,一个节点的故障不会影响其他节J点的通讯;成本低;网络管理方便。由于以太网具有以上优点.应用于变电站自动化系统已成为发展的必然趋势。
  2串行通讯
  串行通讯技术特点:
  在很多综合自动化变电站中,还大量采用了串行通信方式。特别是在不同厂家设备之问的规约转换通讯中,采用的通讯方式均为串行通讯方式。串行通信接口方式有:EIA-RS-232C和EIA-RSM22/485。EIA-RS-232接口标准是早期串行通信接口标准。是美国电子工业I办会(EIA)于1973年制定的数据传输标准接口。
  结束语
  不管是何种总线,它们都有着共同的优势特点,那就是节省硬件数量与投资、节省安装费用、节省维护开销、系统集成主动权、准确可靠等。因此任何一种总线,都会有各自发展的领域。现场总线技术的兴起,为工厂地城网络开辟了一条全新的道路。深入运用现场总线,能够促进企业快速的发展,大大节约企业的生产、运行成本,为企业带来更高的利益。因而现场总线一定会得到广泛的应用,并推动自动化相关行业的发展。
  

作者:赵薇 来源:黑龙江科技信息 2015.05.15 点击数: 发布时间:2013年10月09日
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