论文部分内容阅读
【摘 要】科学技术的发展，电力工业作为国家基础能源单位对于智能化低压电控配电系统提出了更高的要求。特别是现场总线技术，使得低压电控配电系统显示出更强的性能，促进了智能化低压电控配电系统的发展。本论文针对智能化低压电控配电系统的现场总线进行探究。
【关键词】智能化 低压电控配电系统 现场总线
处于信息技术时代，微电子技术、计算机技术以及智能化网络技术被高度综合化利用，促进了知识经济呈现出迅猛发展的态势。作为市场经济发展中的高级阶段产物，智能化信息技术以其传递高速化的特点覆盖面越来越广。低压电控配电系统面对新的挑战，在现场总线技术实施了革新，为低压电器产品注入了新的生命力。
一、现场总线技术
现场总线技术是建立在计算机控制技术和通信技术的基础上的，可以对于现场检测控制信息进行就地采集并使用。其以数字化、开放式的通信控制网络，实现微机化测量控制设备之间的数字通信，并以双向串行多节点数来完成。现场总线技术可以完成故障诊断，并且实施报警和数据记录功能，而且在参数设定上，可以实施远程操作，并给予修改，以此提高了系统维护功能的同时，还使系统的可靠性更强。数字信号通信技术的应用，使现场总线的测量精度有所提高，而且能够实施有效的控制作用。鉴于实施远程控制的电气操作要对电网运行过程中的电气状态以及参数实施控制管理，因此现场总线技术在智能化低压电控配电系统中得以应用。
二、智能化低压配电系统
智能化低压配电系统是通过通信网络连接起来的智能型开关柜，主要有计算机智能化综合管理，应用了微电子、计算机控制、网络通信等等高端技术，在数据处理、监控、分析和调度方面都采用了集中处理技术，具有“四遥”功能，即遥控、遥测、遥讯、遥调功能。目前国内所采用的智能化电控配电系统适用于各种功率等级的电力系统中，通过主配电以及分配电设备将信息传送到马达控制中心。开关柜可以根据用户的需求组装生产。如果用户在使用的过程中需要调整功率，只要将其变换成为补充组件就可以实现了。电控配电系统在开关柜的设计上，采用了功率补偿模块，因此用电费用可以降低。单元设计上采用了抽出式设计，以利于满足系统变化需求。操作设计上忽略了单元大小，而是一律采用相同的操作，在抽出单元或者移动断路器的时候，就会避免误操作现象。结构设计紧凑，而且安全性强。
三、智能化低压电控配电系统的现场总线技术应用
智能化低压电控配电系统中，被广泛使用的现场总线包括Profibus总线、CAN总线、DeviceNet总线、Modbus总线等等。
（一）Profibus总线。Profibus总线（全称“Process Field Bus”）属于是开放式现场总线标准，并不需要对制造商有所过高要求，可以根据自己需要设计软硬件解决方案。Profibus包括有三个兼容版本，即Profibus-DP、Profibus-FMS和Profibus-PA。Profibus-DP作为一种高速通信连接设计，已经实施了优化，以实现自动控制系统以及设备级分散I/O之间的有效通信。在智能化低压电器中应用Profibus总线技术，是通过Profibus-DP网关建立起连接。控制信号以及处于低压电控配电系统外围的数据在传输过程中，只要光纤电缆就可以完成。
（二）CAN总线技术。CAN总线（全称“Controller Area Network”）是目前最有前途的总线之一，为具备国家标准的控制器局域网。CAN总线的实时性较强，能够支持分布式控制，发送信息的功能性之强，体现在网络的任何节点都可以随时传送信息，对于各种传送方式，包括点对点的传送、一点对多点的传送等等都能够支持。由于采用了非破坏性总线仲裁方式，因此即便是网络负载严重，也会支持网络继续运行。仲裁完成之后，就可以报文，保证了通信效率。CAN协议为通信数据编码，因此并不会因网络节点个数的问题而受到限制。此外，由于其可以对差分收发有所支持，并且纠错力较强，因此即便是传输距离较远，也能够克服各种抗干扰环境。CAN标准的总线型网络，是通过CAN接口适配卡，将计算机系统以及智能化低压电控配电系统使用双绞线连接起来，并挂在一条总线上，形成了底层通信网络。需要注意的是，当CAN总线在使用的过程中发生电源短路或者断线的时候，其传输信息的功能并不会被迫停止。
（三）DeviceNet总线技术。DeviceNet总线是底层设备现场总线，其符合开放型通信网络，如果需要，将现场的智能设备使用一根电缆连接起来即可使用。DeviceNet总线为低端控制网络，其传输数据的能力有限，而且通信的速率较低，但是其在故障诊断以及抗干扰能力上显示出极大的威力，同时，短报文帧传输以及总线仲裁技术中所呈现出的无破坏性，都是其他总线所无法实现的，因此可以用于适时传输和数据控制。DeviceNet总线控制网络系统由上位机、DeviceNet总线、智能电器节点三个部分组成，其中上位机为主机，包括DeviceNet接口卡，负责职能电控配电系统的调度和管理工作，通过智能电器与主机之间的高速数据交换来实现。智能电器节点为从站，包括微处理器基本系统、系统监测与保护、采集控制逻辑以及DeviceNet通用I/O等，主要用于连接现场设备，以完成检测信号以及控制任务。DeviceNet具有低成本、可靠性高的性能，而且工作效率很高。
（四）Modbus总线技术。Modbus总线作为一种通信语言，其通常被用于电子控制器上，实现控制器之间以及控制器与网络之间的信息传输，包括控制器与其他设备之间的信息传输也可以通过Modbus总线设计完成。由于其低成本而且用途广泛，因此被广泛应用于低压电控配电系统中。Modbus总线起初在工业控制领域中被广泛应用，因此其自身的设计特点与电力系统不太相匹配，甚至于会映射出一些功能上的问题。但是可以通过分析装置中的参数，选择使用合适的功能码，可以实现电力系统对Modbus协议的适应性。同时，还要注意一些具有特殊性的应用功能，以使低压电控配电系统具有良好的操作性能。
综上所述，迅速发展的以太技术成为了较为成熟的总线网络技术，其以高效传输并实现不同传输协议在同一总线上运行的特点，被更多地应用到智能化低压电控配电系统当中，并将成为主流技术。
参考文献：
[1]袁小琴，高平.现场总线技术在智能化低压电器中的应用及发展趋势[J].江苏电器，2008（01）.
[2]陈德桂.低压电器智能化发展的几个动态[J].低压电器：通用低压电器，2007（01）.
【关键词】智能化 低压电控配电系统 现场总线
处于信息技术时代，微电子技术、计算机技术以及智能化网络技术被高度综合化利用，促进了知识经济呈现出迅猛发展的态势。作为市场经济发展中的高级阶段产物，智能化信息技术以其传递高速化的特点覆盖面越来越广。低压电控配电系统面对新的挑战，在现场总线技术实施了革新，为低压电器产品注入了新的生命力。
一、现场总线技术
现场总线技术是建立在计算机控制技术和通信技术的基础上的，可以对于现场检测控制信息进行就地采集并使用。其以数字化、开放式的通信控制网络，实现微机化测量控制设备之间的数字通信，并以双向串行多节点数来完成。现场总线技术可以完成故障诊断，并且实施报警和数据记录功能，而且在参数设定上，可以实施远程操作，并给予修改，以此提高了系统维护功能的同时，还使系统的可靠性更强。数字信号通信技术的应用，使现场总线的测量精度有所提高，而且能够实施有效的控制作用。鉴于实施远程控制的电气操作要对电网运行过程中的电气状态以及参数实施控制管理，因此现场总线技术在智能化低压电控配电系统中得以应用。
二、智能化低压配电系统
智能化低压配电系统是通过通信网络连接起来的智能型开关柜，主要有计算机智能化综合管理，应用了微电子、计算机控制、网络通信等等高端技术，在数据处理、监控、分析和调度方面都采用了集中处理技术，具有“四遥”功能，即遥控、遥测、遥讯、遥调功能。目前国内所采用的智能化电控配电系统适用于各种功率等级的电力系统中，通过主配电以及分配电设备将信息传送到马达控制中心。开关柜可以根据用户的需求组装生产。如果用户在使用的过程中需要调整功率，只要将其变换成为补充组件就可以实现了。电控配电系统在开关柜的设计上，采用了功率补偿模块，因此用电费用可以降低。单元设计上采用了抽出式设计，以利于满足系统变化需求。操作设计上忽略了单元大小，而是一律采用相同的操作，在抽出单元或者移动断路器的时候，就会避免误操作现象。结构设计紧凑，而且安全性强。
三、智能化低压电控配电系统的现场总线技术应用
智能化低压电控配电系统中，被广泛使用的现场总线包括Profibus总线、CAN总线、DeviceNet总线、Modbus总线等等。
（一）Profibus总线。Profibus总线（全称“Process Field Bus”）属于是开放式现场总线标准，并不需要对制造商有所过高要求，可以根据自己需要设计软硬件解决方案。Profibus包括有三个兼容版本，即Profibus-DP、Profibus-FMS和Profibus-PA。Profibus-DP作为一种高速通信连接设计，已经实施了优化，以实现自动控制系统以及设备级分散I/O之间的有效通信。在智能化低压电器中应用Profibus总线技术，是通过Profibus-DP网关建立起连接。控制信号以及处于低压电控配电系统外围的数据在传输过程中，只要光纤电缆就可以完成。
（二）CAN总线技术。CAN总线（全称“Controller Area Network”）是目前最有前途的总线之一，为具备国家标准的控制器局域网。CAN总线的实时性较强，能够支持分布式控制，发送信息的功能性之强，体现在网络的任何节点都可以随时传送信息，对于各种传送方式，包括点对点的传送、一点对多点的传送等等都能够支持。由于采用了非破坏性总线仲裁方式，因此即便是网络负载严重，也会支持网络继续运行。仲裁完成之后，就可以报文，保证了通信效率。CAN协议为通信数据编码，因此并不会因网络节点个数的问题而受到限制。此外，由于其可以对差分收发有所支持，并且纠错力较强，因此即便是传输距离较远，也能够克服各种抗干扰环境。CAN标准的总线型网络，是通过CAN接口适配卡，将计算机系统以及智能化低压电控配电系统使用双绞线连接起来，并挂在一条总线上，形成了底层通信网络。需要注意的是，当CAN总线在使用的过程中发生电源短路或者断线的时候，其传输信息的功能并不会被迫停止。
（三）DeviceNet总线技术。DeviceNet总线是底层设备现场总线，其符合开放型通信网络，如果需要，将现场的智能设备使用一根电缆连接起来即可使用。DeviceNet总线为低端控制网络，其传输数据的能力有限，而且通信的速率较低，但是其在故障诊断以及抗干扰能力上显示出极大的威力，同时，短报文帧传输以及总线仲裁技术中所呈现出的无破坏性，都是其他总线所无法实现的，因此可以用于适时传输和数据控制。DeviceNet总线控制网络系统由上位机、DeviceNet总线、智能电器节点三个部分组成，其中上位机为主机，包括DeviceNet接口卡，负责职能电控配电系统的调度和管理工作，通过智能电器与主机之间的高速数据交换来实现。智能电器节点为从站，包括微处理器基本系统、系统监测与保护、采集控制逻辑以及DeviceNet通用I/O等，主要用于连接现场设备，以完成检测信号以及控制任务。DeviceNet具有低成本、可靠性高的性能，而且工作效率很高。
（四）Modbus总线技术。Modbus总线作为一种通信语言，其通常被用于电子控制器上，实现控制器之间以及控制器与网络之间的信息传输，包括控制器与其他设备之间的信息传输也可以通过Modbus总线设计完成。由于其低成本而且用途广泛，因此被广泛应用于低压电控配电系统中。Modbus总线起初在工业控制领域中被广泛应用，因此其自身的设计特点与电力系统不太相匹配，甚至于会映射出一些功能上的问题。但是可以通过分析装置中的参数，选择使用合适的功能码，可以实现电力系统对Modbus协议的适应性。同时，还要注意一些具有特殊性的应用功能，以使低压电控配电系统具有良好的操作性能。
综上所述，迅速发展的以太技术成为了较为成熟的总线网络技术，其以高效传输并实现不同传输协议在同一总线上运行的特点，被更多地应用到智能化低压电控配电系统当中，并将成为主流技术。
参考文献：
[1]袁小琴，高平.现场总线技术在智能化低压电器中的应用及发展趋势[J].江苏电器，2008（01）.
[2]陈德桂.低压电器智能化发展的几个动态[J].低压电器：通用低压电器，2007（01）.