李國平 樂昌市中建材水泥有限公司

1 現(xiàn)場(chǎng)總線概述

現(xiàn)場(chǎng)總線最突出的特點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)化、開放化、成本低、數(shù)字化、互操作性好和控制分散，它通常處于控制設(shè)備和生產(chǎn)區(qū)域之間，承擔(dān)著多點(diǎn)通信、信號(hào)數(shù)字化和串行傳輸?shù)热蝿?wù)?，F(xiàn)場(chǎng)總線的標(biāo)準(zhǔn)化和開放性體現(xiàn)在它既可與異層網(wǎng)絡(luò)相連，又可與本層網(wǎng)絡(luò)相連，既可與同一廠商的設(shè)備相連，又可與不同廠商的設(shè)備相連，使控制系統(tǒng)的軟硬件配置可以更加靈活。由于采用了總線傳輸，并接入了現(xiàn)代化智能儀表，擁有現(xiàn)場(chǎng)總線的工業(yè)控制系統(tǒng)可以節(jié)省許多傳統(tǒng)通信線路的端子和線纜，使系統(tǒng)更加簡潔。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的全數(shù)字化通信特點(diǎn)特別適用于糾錯(cuò)和信息防撞的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高多點(diǎn)雙向通信的可靠性。

2 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)實(shí)施數(shù)據(jù)通信

國際中應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為Profibus，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中廣泛適用。Profibus通過三個(gè)模塊組成，每一模塊能夠?qū)崿F(xiàn)不同功能。其中的Profibus-DP模塊能夠?qū)崿F(xiàn)高效生產(chǎn)，并建立較低成本的控制系統(tǒng)，且可以應(yīng)用在分散式I/O通信的總線方面。該技術(shù)利用雙絞屏蔽線作為媒介，對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備具有支持作用。多數(shù)工業(yè)設(shè)備都使用Modbus協(xié)議作為不同設(shè)備的通信標(biāo)準(zhǔn)，比如ABB系統(tǒng)保護(hù)器、智能儀表、測(cè)控模塊等。應(yīng)用Modbus能夠使不同廠商控制設(shè)備利用網(wǎng)絡(luò)連接，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)測(cè)定。二期變電系統(tǒng)需對(duì)開關(guān)柜斷路器狀態(tài)、電流及電壓具體參數(shù)讀取至保護(hù)器中，且能夠發(fā)布到前端機(jī)中，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。前端機(jī)對(duì)應(yīng)的不同保護(hù)模塊間利用RS-485及光纖連接。主機(jī)等設(shè)備共同共建以太網(wǎng)，用以實(shí)現(xiàn)信息傳遞。最終實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議間的轉(zhuǎn)變，使現(xiàn)場(chǎng)總線及工業(yè)自動(dòng)化相結(jié)合，保障信息傳輸時(shí)效性、動(dòng)態(tài)化。低壓配電中Modbus會(huì)用到以下功能碼，見下表：

圖1

3 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用于供配電系統(tǒng)

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在智能配電系統(tǒng)應(yīng)用過程中，能夠建立三個(gè)監(jiān)控層，分別為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊、監(jiān)控管理。其中現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層主要對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)督，網(wǎng)絡(luò)通訊層對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳遞情況進(jìn)行監(jiān)督，監(jiān)控管理層主要負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的管理。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層具體包括了智能斷路器以及馬達(dá)控制器等相關(guān)組件。上述設(shè)備多被應(yīng)用在電壓等級(jí)、開關(guān)方式及接線方式，結(jié)合設(shè)備對(duì)應(yīng)分布安裝在開關(guān)柜內(nèi)，且與開關(guān)以及變壓器等具體設(shè)備進(jìn)行關(guān)聯(lián)，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的采集、傳送以及控制（見圖1）。網(wǎng)絡(luò)通信層會(huì)涉及到不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，這些協(xié)議對(duì)產(chǎn)品的銜接標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行界定，保障通信功能正常發(fā)揮。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層則是對(duì)監(jiān)控層所反饋的信息進(jìn)行交換，使配電系統(tǒng)中監(jiān)控的回路增加、信息容納量大、通信協(xié)議不統(tǒng)一問題解決，總線存在的不兼容狀態(tài)剔除。變電站中配電信息函數(shù)、參數(shù)應(yīng)當(dāng)做好保護(hù)，數(shù)據(jù)處理后。傳遞至控制室中，ESD監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)將數(shù)據(jù)收集，并將系統(tǒng)命令傳達(dá)于繼電保護(hù)器及控制設(shè)備中。

圖1

3.1 數(shù)據(jù)采集

2#前端機(jī)自1#電容器信息采集為本次研究對(duì)象，在通信設(shè)備中設(shè)三個(gè)裝置，通道中對(duì)應(yīng)三個(gè)地址。對(duì)應(yīng)的開關(guān)柜分別是6KV母聯(lián)、1#電容器、1#所用變。假設(shè)當(dāng)2#前端機(jī)需將2#保護(hù)單元不同開關(guān)量數(shù)據(jù)完成讀取之后，此時(shí)前端機(jī)保護(hù)單元形成報(bào)告，并返回到I/O卡中，形成相應(yīng)的報(bào)文（OA）。如圖2

圖2

3.2 前端機(jī)、主機(jī)通訊運(yùn)用

前端機(jī)將報(bào)文接收后，經(jīng)過檢測(cè)并未發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，則可形成實(shí)時(shí)更新的遙信表。將上述信息數(shù)據(jù)保存于P5.2.n（n=0/1/2....13）行中，p5.2.n所處行具備序號(hào)對(duì)應(yīng)。序號(hào)在2#前端機(jī)中所具備的報(bào)表是唯一的。2#前端機(jī)將數(shù)據(jù)收集后，根據(jù)特定規(guī)律將信息打包。并將打包的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C(jī)中，主機(jī)會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分解。遙信表中存在2#相同的序號(hào)，將需要與數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)便能夠完成實(shí)時(shí)報(bào)表建設(shè)。遙測(cè)原理及遙信原理基本并無差異，主機(jī)將信息接收后，所測(cè)定數(shù)值會(huì)顯示在報(bào)警裝置中，其內(nèi)容根據(jù)ABB產(chǎn)品特性。實(shí)際工作過程中，應(yīng)當(dāng)能建立協(xié)議功能模塊，前端機(jī)模塊協(xié)議內(nèi)容及數(shù)據(jù)讀取，將更新前段的數(shù)據(jù)、報(bào)表更新，將后續(xù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C(jī)中。主機(jī)將數(shù)據(jù)包解析。利用遙信表中2#前端機(jī)類似序列號(hào)，對(duì)序號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)及遙信表銜接，使遙信表能夠做到實(shí)時(shí)更新。上述應(yīng)用方式大多應(yīng)用在ABB系列產(chǎn)品中，不具相應(yīng)協(xié)議的智能模塊，前端機(jī)及模塊間需根據(jù)協(xié)議開展工作。將前端上遙信及遙測(cè)表更新，將后續(xù)數(shù)據(jù)上傳于主機(jī)中?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力自動(dòng)化應(yīng)用，主要是利用電力分配調(diào)度功能。傳統(tǒng)控制系統(tǒng)需通過電纜，實(shí)現(xiàn)參數(shù)傳輸，這種信息傳遞方式不具時(shí)效性，并且測(cè)試精確度無法保障，使測(cè)試精度成為需面對(duì)的問題。此方式還需人工值班，造成人力浪費(fèi)。而現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)自帶Lonworks技術(shù)，能夠在監(jiān)控方面起到良好效果。

結(jié)束語：隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展及其越來越多的應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、調(diào)試、組態(tài)、維護(hù)、管理等方面的技術(shù)也將越來越成熟，相應(yīng)產(chǎn)品也將越來越穩(wěn)定。這也為變配電系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù)帶來更多便利。利用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)形成的變配電系統(tǒng)，不僅節(jié)省設(shè)備投資，而且利于儀表電氣管理。變配電監(jiān)控系統(tǒng)依據(jù)裝置要求靈活配置，滿足各種企業(yè)安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效的配電系統(tǒng)的需要。