【摘 要】科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力工業(yè)作為國(guó)家基礎(chǔ)能源單位對(duì)于智能化低壓電控配電系統(tǒng)提出了更高的要求。特別是現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，使得低壓電控配電系統(tǒng)顯示出更強(qiáng)的性能，促進(jìn)了智能化低壓電控配電系統(tǒng)的發(fā)展。本論文針對(duì)智能化低壓電控配電系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行探究。

【關(guān)鍵詞】智能化 低壓電控配電系統(tǒng) 現(xiàn)場(chǎng)總線

處于信息技術(shù)時(shí)代，微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及智能化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被高度綜合化利用，促進(jìn)了知識(shí)經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)出迅猛發(fā)展的態(tài)勢(shì)。作為市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的高級(jí)階段產(chǎn)物，智能化信息技術(shù)以其傳遞高速化的特點(diǎn)覆蓋面越來(lái)越廣。低壓電控配電系統(tǒng)面對(duì)新的挑戰(zhàn)，在現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)實(shí)施了革新，為低壓電器產(chǎn)品注入了新的生命力。

一、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是建立在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和通信技術(shù)的基礎(chǔ)上的，可以對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)控制信息進(jìn)行就地采集并使用。其以數(shù)字化、開(kāi)放式的通信控制網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間的數(shù)字通信，并以雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)來(lái)完成?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)可以完成故障診斷，并且實(shí)施報(bào)警和數(shù)據(jù)記錄功能，而且在參數(shù)設(shè)定上，可以實(shí)施遠(yuǎn)程操作，并給予修改，以此提高了系統(tǒng)維護(hù)功能的同時(shí)，還使系統(tǒng)的可靠性更強(qiáng)。數(shù)字信號(hào)通信技術(shù)的應(yīng)用，使現(xiàn)場(chǎng)總線的測(cè)量精度有所提高，而且能夠?qū)嵤┯行У目刂谱饔?。鑒于實(shí)施遠(yuǎn)程控制的電氣操作要對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中的電氣狀態(tài)以及參數(shù)實(shí)施控制管理，因此現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在智能化低壓電控配電系統(tǒng)中得以應(yīng)用。

二、智能化低壓配電系統(tǒng)

智能化低壓配電系統(tǒng)是通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)的智能型開(kāi)關(guān)柜，主要有計(jì)算機(jī)智能化綜合管理，應(yīng)用了微電子、計(jì)算機(jī)控制、網(wǎng)絡(luò)通信等等高端技術(shù)，在數(shù)據(jù)處理、監(jiān)控、分析和調(diào)度方面都采用了集中處理技術(shù)，具有“四遙”功能，即遙控、遙測(cè)、遙訊、遙調(diào)功能。目前國(guó)內(nèi)所采用的智能化電控配電系統(tǒng)適用于各種功率等級(jí)的電力系統(tǒng)中，通過(guò)主配電以及分配電設(shè)備將信息傳送到馬達(dá)控制中心。開(kāi)關(guān)柜可以根據(jù)用戶的需求組裝生產(chǎn)。如果用戶在使用的過(guò)程中需要調(diào)整功率，只要將其變換成為補(bǔ)充組件就可以實(shí)現(xiàn)了。電控配電系統(tǒng)在開(kāi)關(guān)柜的設(shè)計(jì)上，采用了功率補(bǔ)償模塊，因此用電費(fèi)用可以降低。單元設(shè)計(jì)上采用了抽出式設(shè)計(jì)，以利于滿足系統(tǒng)變化需求。操作設(shè)計(jì)上忽略了單元大小，而是一律采用相同的操作，在抽出單元或者移動(dòng)斷路器的時(shí)候，就會(huì)避免誤操作現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，而且安全性強(qiáng)。

三、智能化低壓電控配電系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用

智能化低壓電控配電系統(tǒng)中，被廣泛使用的現(xiàn)場(chǎng)總線包括Profibus總線、CAN總線、DeviceNet總線、Modbus總線等等。

（一）Profibus總線。Profibus總線（全稱“Process Field Bus”）屬于是開(kāi)放式現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，并不需要對(duì)制造商有所過(guò)高要求，可以根據(jù)自己需要設(shè)計(jì)軟硬件解決方案。Profibus包括有三個(gè)兼容版本，即Profibus-DP、Profibus-FMS和Profibus-PA。Profibus-DP作為一種高速通信連接設(shè)計(jì)，已經(jīng)實(shí)施了優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)以及設(shè)備級(jí)分散I/O之間的有效通信。在智能化低壓電器中應(yīng)用Profibus總線技術(shù)，是通過(guò)Profibus-DP網(wǎng)關(guān)建立起連接?？刂菩盘?hào)以及處于低壓電控配電系統(tǒng)外圍的數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中，只要光纖電纜就可以完成。

（二）CAN總線技術(shù)。CAN總線（全稱“Controller Area Network”）是目前最有前途的總線之一，為具備國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的控制器局域網(wǎng)。CAN總線的實(shí)時(shí)性較強(qiáng)，能夠支持分布式控制，發(fā)送信息的功能性之強(qiáng)，體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的任何節(jié)點(diǎn)都可以隨時(shí)傳送信息，對(duì)于各種傳送方式，包括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳送、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的傳送等等都能夠支持。由于采用了非破壞性總線仲裁方式，因此即便是網(wǎng)絡(luò)負(fù)載嚴(yán)重，也會(huì)支持網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)運(yùn)行。仲裁完成之后，就可以報(bào)文，保證了通信效率。CAN協(xié)議為通信數(shù)據(jù)編碼，因此并不會(huì)因網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的問(wèn)題而受到限制。此外，由于其可以對(duì)差分收發(fā)有所支持，并且糾錯(cuò)力較強(qiáng)，因此即便是傳輸距離較遠(yuǎn)，也能夠克服各種抗干擾環(huán)境。CAN標(biāo)準(zhǔn)的總線型網(wǎng)絡(luò)，是通過(guò)CAN接口適配卡，將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及智能化低壓電控配電系統(tǒng)使用雙絞線連接起來(lái)，并掛在一條總線上，形成了底層通信網(wǎng)絡(luò)。需要注意的是，當(dāng)CAN總線在使用的過(guò)程中發(fā)生電源短路或者斷線的時(shí)候，其傳輸信息的功能并不會(huì)被迫停止。

（三）DeviceNet總線技術(shù)。DeviceNet總線是底層設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)總線，其符合開(kāi)放型通信網(wǎng)絡(luò)，如果需要，將現(xiàn)場(chǎng)的智能設(shè)備使用一根電纜連接起來(lái)即可使用。DeviceNet總線為低端控制網(wǎng)絡(luò)，其傳輸數(shù)據(jù)的能力有限，而且通信的速率較低，但是其在故障診斷以及抗干擾能力上顯示出極大的威力，同時(shí)，短報(bào)文幀傳輸以及總線仲裁技術(shù)中所呈現(xiàn)出的無(wú)破壞性，都是其他總線所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，因此可以用于適時(shí)傳輸和數(shù)據(jù)控制。DeviceNet總線控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由上位機(jī)、DeviceNet總線、智能電器節(jié)點(diǎn)三個(gè)部分組成，其中上位機(jī)為主機(jī)，包括DeviceNet接口卡，負(fù)責(zé)職能電控配電系統(tǒng)的調(diào)度和管理工作，通過(guò)智能電器與主機(jī)之間的高速數(shù)據(jù)交換來(lái)實(shí)現(xiàn)。智能電器節(jié)點(diǎn)為從站，包括微處理器基本系統(tǒng)、系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與保護(hù)、采集控制邏輯以及DeviceNet通用I/O等，主要用于連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，以完成檢測(cè)信號(hào)以及控制任務(wù)。DeviceNet具有低成本、可靠性高的性能，而且工作效率很高。

（四）Modbus總線技術(shù)。Modbus總線作為一種通信語(yǔ)言，其通常被用于電子控制器上，實(shí)現(xiàn)控制器之間以及控制器與網(wǎng)絡(luò)之間的信息傳輸，包括控制器與其他設(shè)備之間的信息傳輸也可以通過(guò)Modbus總線設(shè)計(jì)完成。由于其低成本而且用途廣泛，因此被廣泛應(yīng)用于低壓電控配電系統(tǒng)中。Modbus總線起初在工業(yè)控制領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，因此其自身的設(shè)計(jì)特點(diǎn)與電力系統(tǒng)不太相匹配，甚至于會(huì)映射出一些功能上的問(wèn)題。但是可以通過(guò)分析裝置中的參數(shù)，選擇使用合適的功能碼，可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)對(duì)Modbus協(xié)議的適應(yīng)性。同時(shí)，還要注意一些具有特殊性的應(yīng)用功能，以使低壓電控配電系統(tǒng)具有良好的操作性能。

綜上所述，迅速發(fā)展的以太技術(shù)成為了較為成熟的總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其以高效傳輸并實(shí)現(xiàn)不同傳輸協(xié)議在同一總線上運(yùn)行的特點(diǎn)，被更多地應(yīng)用到智能化低壓電控配電系統(tǒng)當(dāng)中，并將成為主流技術(shù)。

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