装置对装置通讯

装置对装置通讯（精选8篇）

装置对装置通讯 第1篇

今天的中型或大型电力电子装置中,不管系统的规模、拓扑结构或是电压的频率怎样变化,整个系统的运行都是在中央控制器的控制下协调动作的。这种结构虽然有着控制方便和运行稳定等优点,但还是有其固有的缺点,比如系统的模块性差、缺乏柔性等。在这里主要关注的是这种系统中有大量的点对点连线,但实际上却没有能充分利用这些通信资源。以一个两电平三相电压源逆变器为例,如图1所示,控制器与主功率器件之间各有6条驱动信号和6条故障反馈信号,这样就有12条点对点的信号线,对于同样的应用,如果用三电平控制,则需要24条信号线。如此多的连线无论是从系统的开销角度,或是从系统的复杂程度和稳定性角度考虑都是这种系统的一大弊病。

本文从简化系统连线的角度出发,选用高速并串串并转换芯片组,将多路PWM驱动信号和功率器件故障反馈信号转化成串行信号传输,极大降低了系统连接的复杂程度,增加了系统的稳定性。

1 信号转换电路的设计

电力电子设备中的信号大多频率不高,数据也就是一些控制信号、故障反馈信号及采集的电压电流信号,因此数据量不大。但一般在这样的系统中,每一路信号都是由独立的信号线传输的,在有较大干扰的工况条件下,还需要通过很多根光纤来传输这些数据。这样一方面造成了系统中通信资源的大量浪费,另一方面也会使现场的走线非常复杂。考虑到这些问题,本文根据这些信号的频率和特性,将这些信号进行合理的分组,把各组并行信号转化为串行信号传输。

PWM信号是电力电子设备中最典型的一种,文中主要以PWM信号为例,展开对通讯电路的研究,所提出的方法同样也适用于其他信号。信号转换电路的基本结构如图2所示,主要由发送和接收两块电路板组成。发送板先将多路PWM信号转化成为两路抗干扰性能非常好的ECL差动信号,通过两根电缆传送给接收板,最后由接收板将两路差动信号还原成原先的PWM信号。

为了实现此功能,选用Cypress公司的CY7B923(并转串)/CY7B933(串转并)芯片,这组芯片的工作原理如图3所示,923按一定的时钟先将8路信号放入输入寄存器,将数据编码以后经由移位寄存器将数据一位一位发送出去。在接收端,933先由移位寄存器将数据一个一个地接收下来,当数据检测器检测到起始字符后,将后面的连续10位数据作为有效数据保留下来,装入解码寄存器,再经解码后,将数据还原成输入端的8路数据,放入输出寄存器输出。

基于这组芯片,分别做出了接收板和发送板,为了验证它们的作用,在发送板的输入端输入8路频率为16k的方波信号,经过串行传输到接收板,在接收板的输出侧经过滤波,得到了与输入波形一致的信号,但有大约17μs的延迟,波形如图4所示。

由图4的波形图可以看出信号经过这套设备后波形几乎没有什么变化,唯一值得担心的是由此产生的延迟。首先如果这套设备运用于故障反馈线路,那么17μs的延迟是完全可以接受的。如果是运用于PWM信号,这种延迟实际上就是使控制系统产生的控制信号与最终主功率器件动作之间有一定的时间差。因此,这一问题要根据控制系统结构的不同,分两种情况来考虑。第一,如果是在开环控制系统中,这一延迟唯一的影响仅仅是增大输出波形和给定波形之间的相位差,因此开环系统中使用这种设备是完全可以的。第二,对于闭环控制系统来说,最理想的情况当然是输出与给定之间相差为零,但在一般实际的系统中是不可能完全做到这一点的,也就是说,实际中这个相差总是存在的。因此一般在控制策略上也都有相应的减小相差的措施,所以即使在系统中引入了这一延迟,也不会对系统的控制效果有什么大的影响。

2 应用举例

为了验证这个信号转换设备的实用性,在一台400Hz,150V单相逆变器上进行了实验研究。

图5所示为逆变器的系统图,采用TI公司的数字信号处理器TMS320F240作为主控芯片。反馈量选择输出滤波器中电容上的电压和电流,控制系统由电流和电压两个闭环组成,通过PI调节实现控制功能。

由于应用了本文所提出的信号转化方法,这就会加大系统的参考信号和输出电压之间的相差。对此本文在电流环的PI输入上引入电流前馈,用以减小输出电压与给定电压之间的相差。下面来分析一下电流给定前馈的作用。

图6所示为没有电流前馈的双闭环控制框图,其中电压和电流调节器均为PI调节器。

图中:

$G{}_{\nu }(s)={\rm K}{}_{p\nu }+\frac{{\rm K}{}_{i\nu }}{s}(1)$

为电压调节器。

$G{}_i(s)={\rm K}{}_{pi}+\frac{{\rm K}{}_{ii}}{s}(2)$

为电流调节器。

根据原理框图可得到逆变器输出电压给定ν*0对于实际输出电压ν0的传函为:

$\begin{array}{l}G{}_0(s)=\frac{V{}_0(s)}{V{}_0^{*}(s)}=\\ \frac{G{}_{\nu }(s)G{}_i(s)k{}_{m}E}{LCs{}^2+(r{}_{L}C+G{}_i(s)k{}_{m}EC)s+(G{}_{\nu }(s)G{}_i(s)k{}_{m}E+1)}(3)\end{array}$

相位误差为:

$\Phi {}_{ess}=\text{a}\text{r}\text{c}\text{t}\text{g}\frac{(k{}_{p\nu }k{}_{ii}+k{}_{i\nu }k{}_{pi})\omega }{k{}_{i\nu }k{}_{ii}-k{}_{p\nu }k{}_{pi}\omega {}^2}-\text{a}\text{r}\text{c}\text{t}\text{g}$

$\frac{k{}_{m}E(k{}_{p\nu }k{}_{ii}+k{}_{pi}k{}_{i\nu })\omega -(r{}_{L}C+k{}_{pi}k{}_{m}EC)\omega {}^3}{k{}_{m}Ek{}_{i\nu }k{}_{ii}+LC\omega {}^4-(1+k{}_{m}Ek{}_{p\nu }k{}_{pi}+k{}_{m}ECk{}_{ii})\omega {}^2}(4)$

图7所示为带有电容电流给定前馈的双闭环控制框图。

可得空载时输出电压Vo对V*f的传函为:

$\frac{V{}_0(s)}{V{}_f^{*}(s)}=\frac{k{}_{\nu }k{}_{i}k{}_{m}E+k{}_{c}k{}_{i}k{}_{m}ECs}{LCs{}^2+(r{}_{L}C+k{}_{i}k{}_{m}EC)s+(k{}_{\nu }k{}_{i}k{}_{m}E+1)}(5)$

因为V*f和V*0同相位,根据(5)式得到V0与V*0的相位差为:

$\Phi {}_{ess}=-\text{a}\text{r}\text{c}\text{t}\text{g}\frac{(r{}_{L}C+k{}_{i}k{}_{m}EC)\omega }{k{}_{\nu }k{}_{i}k{}_{m}E+1-LC\omega {}^2}+\text{a}\text{r}\text{c}\text{t}\text{g}$$\frac{k{}_{c}C\omega }{k{}_{\nu }}(6)$

比较(4)式与(6)式可知,采用电容电流前馈可以减小输出电压的相位滞后。

令上式中,Φess=0,即

$\text{a}\text{r}\text{c}\text{t}\text{g}\frac{(r{}_{L}C+k{}_{i}k{}_{m}EC)\omega }{k{}_{\nu }k{}_{i}k{}_{m}E+1-LC\omega {}^2}=\text{a}\text{r}\text{c}\text{t}\text{g}$$\frac{k{}_{c}C\omega }{k{}_{\nu }}(7)$

可以得到:

$k{}_c=\frac{(r{}_L+k{}_{i}k{}_{m}E)k{}_{\nu }}{1+k{}_{\nu }k{}_{i}k{}_{m}E-LC\omega {}^2}(8)$

理论上讲,当kc满足上式时,可以使得空载下一般系统的相位误差为零。而对于应用了本文提出的方法的系统,只需要使Φess等于滞后的角度,即可消除信号传输的滞后对于整个控制系统的影响。

一般的逆变器系统中,控制板要产生4路PWM信号提供给驱动电路,驱动板做在功率器件的根部,直接驱动功率器件。因此需要4根电缆或光缆将DSP控制板上的PWM信号传送到驱动板上,除此以外还要考虑信号的衰减和抗干扰问题。另外,功率器件上还要产生4路故障信号,通过电缆或光纤传输给控制板。

当加入文中的信号转换电路后,只需要四路信号线就可以完成驱动信号和故障反馈信号的传输工作。一方面简化了连线,另一方面,由于在线路中传输的是抗干扰性非常好的差动信号,提高了系统的稳定性。经过实际实验验证,可以证明这套系统能够得到了很好的输出电压波形。图8所示为逆变器在空载下输出的峰值150V、频率400Hz的电压波形。

在试验中只选择了PWM驱动信号和故障反馈信号进行简化,没有考虑其他信号。由于只是验证性实验,所以选择了一个单相逆变器。在更大的系统中如果使用文中所提电路,则简化效果将更加明显。比如该系统中有4路的PWM信号,通过转换电路后则只有2路信号,可是如果系统中有8路PWM信号,通过简化以后仍然只需要2路信号。由此可见越复杂的系统,运用该电路达到的效果越明显。

3 结束语

本文提出的通讯电路的改进方案,在400Hz单相逆变器上得到了实验验证,实际运行结果证明该方案在简化了系统通讯电路的同时,还能够保证良好的输出波形。本文在单相逆变器上验证了该设备,仅仅为了起到一个抛砖引玉的作用,在其他各种电力电子设备中,都可以运用这种设备简化通讯系统。

摘要：研究了一种简化电力电子装置通讯电路的方案,将控制器和驱动电路之间多路并行信号转化成串行信号,并且在一台单相逆变器上进行了实验验证,使逆变器得到了很好的输出波形。

关键词：逆变器,并串—串并转换

参考文献

[1] Fred C Lee.Power Electronics Building Blocks and System Integration[R]. A National Science Foundation Engineering Research Center, Annual Report,2000-2001.

[2] Ivan Celanovic.The Design and Implementation of a New Integrated Gate Drive Board for Future Generation PEEBs[D].The Bradley De-partment of Electrical and Computer Engineering Virginia Polytechnic Institute and State University Blacksburg, VA:0111-24061.

[3] Ivana Milosavljevic,Carvel Holton. Analysis of Converter Operation with Phase-Leg Control in Daisy-Chained or Ring-Type Structure[D].The Bradley Department of Electrical and Computer Engineering Virginia Polytechnic Institute and State University Blacksburg, VA:0111-24061.

[4] CYPRESS,HOTLINK Transmitter/Receiver[Z]. April 5,1999.

装置对装置通讯 第2篇

（1）加气站供电负荷等级可为三级，各类加气站的供电电源应符合下列规定:

①液化石油气加气站宜采用380/220KV外接电源;

②压缩天然气加气站宜采用10kv外接电源;对采用天然气发动机传动的压缩机加气站，可就近采用380/220kv外接电源;

③设置消防水泵房的加气站，可附设柴油机作备用动力。

(2)加气站内电力装置设计应符合现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》CGB 50058)的有关规定。站内按爆炸和火灾危险场所第二级释放源环境设计。

(3)在液化石油气加气站内，所设置的低压配电盘和仪表控制可设在站房内，配电控制间的地面标高应高出室外地面0.6m配电控制间与地上贮罐、槽车卸车点和加气机的距离不得小于6m，与地下、半地下贮罐距离不得小于4m，与油品贮罐通气管管口、密封式卸油口和加油机的距离不得小于4m。

(4)加气站内的用电场所爆炸危险区域划分应符合有关规范的规定.

(5)在压缩大然气加气站内所设置的变配电问可设在站房内，变配电间与贮气瓶库、调压器间、压缩机间和加气机的距离不得小于8m.与贮气井管的距离不得小于5m，与开敞式压缩机后的冷凝液槽的距离不得小于8m,与油品贮罐通气管管口、密封式卸油口、加油机的距离不得小于6m，

(6)低压配电盘、仪表和计算机控制装置可设置在同一房间内。当与压缩机间相邻时，可采用两道有门的墙隔开。当采用一道有门的墙隔开时，两者门、窗(或开敞日)的距离不得小于6m。

(7)加气站内的电力线路应采用电缆，并应直埋敷设。穿越行车道部分，电缆应穿钢管保护。

（8)加气站内具有爆炸危险建、构筑物的防雷等级设计应符合现行国家标准《建筑防雷设计规范》(GB  50057 }的有关规定。防雷接地装置的冲击接地电阻值不应大于10Ω

（9)加气站内的防静电设计应按国家现行标准《化工企业静电接地设计规程》(HGJ 28)执行，并应符合下列规定:

①静电接地体的接地电阻值不应大于100Ω

②当金属导体与电气设备保护接地有连接时，可不另设专门的静电接地装置。

(10)加气站的下列设备应采取防静电措施:

①汽车槽车卸车装卸点应设置静电接地栓;

②贮罐、贮气瓶组应设置静电接地卡;

③加气机和加 应设置静电接地栓;

④泵和压缩机的外部金属保护罩应设置接地装置;

⑤在燃气管道的始端、终端、分支处应设置接地下。

(11）燃气管道的法兰接头、胶管两端(装卸接头与金属管道)间应采用断面不小于6mm^2的纹铜线跨接。

某型通讯装置典型故障综合分析 第3篇

1 组成结构及工作原理

某型通讯装置由车内通话器和晶体调频电台组成, 调频电台分为收发信机和天调、天线两部分, 如图1所示。

其中收发信机是单工工作, 即电台发射状态与接收状态是交替工作的, 接收是发射部分电路停止工作, 发信时, 接收部分停止工作, 其整机方框图如图2所示。从方框图中可知发射机部分由小功率放大部分、大功率放大部分、失配保护电路、低通滤波器、通话放大器和频率合成器组成。接收机部分由中低放和高放组成。

当电台出于发射状态时, 电台发射机部分电源全部接通, 来自频合的几毫瓦激励信号先经小功率放大器部分放大至3瓦以上。如果电台出于小功率发射状态, 小功率放大器输出的信号将经继电器转接后送至低通滤波器除谐波后再送至天调和天线。如果电台出于大功率工作状态, 那么小功率放大器输出的功率将经继电器转接后, 再经放大功率放大器进一步放大, 送低通滤波器除谐波后再送至天调和天线。

当电台处于接收状态时, 信号从天线、天调送至低通滤波器 (收发共用) , 然后进入接收机的高频放大器。经高频将微弱信号放大后进入第一混频器。此高频信号变成中频信号, 再由一中放放大后进入第二混频器将信号变为二中频信号, 再经二中放放大后进入鉴相器, 由鉴相器将语音信号从调频波中解调出来。

2 常见故障案例分析与排除

故障1:接受无噪声。

故障现象:开机后, 无法从耳机中接受到噪音。

故障分析与排除:根据维修经验, 首先应查看通讯状态, 即“静噪”和“音量”旋钮, 检查“静噪”和“音量”旋钮是否工作, 排除与故障相关的通讯状态。

由电台收发工作原理可知, 通信装置接受到的信号最终通过胸前开关传到工作帽中的耳机。结合“先简后难”维修原则, 应先检查工作帽或胸前开关, 因此需先更换工作帽及胸前开关进行对比试验, 排除工作帽或胸前开关故障。

检查静噪电路是否有故障。根据通讯装置收发工作原理及收发信机结构简图, 结合通讯装置技术说明书可知, 通讯装置的静噪电路集成于收发信机的中低放部件中, 因此需更换中低放部件进行对比试验。

故障2:发失配

故障现象:发射时, u A电表有功率指示, 但失配指示灯发亮

装置对装置通讯 第4篇

1整定范围

综合重合闸的时间元件应具有三种符合如下整定范围的触点：

a.0.125～1.25s;

b.0.25～3.5s;

c.0.5～9s;(允许为1～10s)，

2准确度

1)在基准条件下，时间元件的整定值误差为：

a.时间元件为机电型：不大于最大定值的±5%;

b.时间元件为晶体管型：不大于±3%，

2)在基准条件下，时间元件的延时一致性(即过去的“动作值变差”)为：

a.机电型时间元件：0.125～1.25s的为不大于0.06s;0.25～3.5s的为不大于0.125s;0.5～0s(或1～10s)的为不大于0.25s。

b.晶体管型时间元件的为1%。

3)当环境温度在正常工作一般条件的极限温度范围内变化时，上述时间元件相对于基准条件下的时间值的变化应符合下列规定：

a.机电型时间元件：不大于±10%;

装置对装置通讯 第5篇

数据采集是工业控制领域最为常见的一种技术手段, 数据采集为技术分析和控制策略提供了依据。随着工况复杂程度的提高, 数据采集也面临着数据类型不断增加, 对采集速度要求不断提高的问题。

智能仪表是随着80年代初单片机技术的成熟而发展起来的, 现在世界仪表市场基本被智能仪表所垄断。究其原因就是企业信息化的需要, 企业在仪表选型时其中的一个必要条件就是要具有联网通信接口。最初是数据模拟信号输出简单过程量, 后来仪表接口是RS232接口, 这种接口可以实现点对点的通信方式, 但这种方式不能实现联网功能。随后出现的RS485解决了这个问题。

RS-485是串行通讯的首选, 数据最高传输速率为10Mbps3。RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性、长的传输距离和多站能力等特点, 广泛的应用到各种工业场合中。RS485接口组成的半双工网络, 一般只需二根连线, 所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺, 实际上可达3000m, RS485和RS232的基本的通讯机理是一致的, 它的优点在于弥补了RS232通讯距离短, 不能进行多台设备同时进行联网管理的缺点。

本文介绍的系统针对需求, 利用串行通讯优点, 采用成熟产品, 设计了一套串行通讯系统及通讯方法。

2 控制系统结构及方法

2.1 R S485介绍

接口:RS485采用差分信号负逻辑, +2V~+6V表示“0”, -6V~-2V表示“1”。RS485有两线制和四线制两种接线, 四线制只能实现点对点的通信方式, 现很少采用, 现在多采用的是两线制接线方式, 这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式, 即一个主机带多个从机。很多情况下, 连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。而忽略了信号地的连接, 这种连接方法在许多场合是能正常工作的, 但却埋下了很大的隐患, 这有二个原因:⑴共模干扰问题:RS-485接口采用差分方式传输信号方式, 并不需要相对于某个参照点来检测信号, 系统只需检测两线之间的电位差就可以了。但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围, RS-485收发器共模电压范围为-7~+12V, 只有满足上述条件, 整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠, 甚至损坏接口。⑵EMI问题:发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路, 如没有一个低阻的返回通道 (信号地) , 就会以辐射的形式返回源端, 整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。

由于PC机默认的只带有RS232接口, 有两种方法可以得到PC上位机的RS485电路: (1) 通过RS232/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号, 对于情况比较复杂的工业环境最好是选用防浪涌带隔离珊的产品。 (2) 通过PCI多串口卡, 可以直接选用输出信号为RS485类型的扩展卡。

电缆:在低速、短距离、无干扰的场合可以采用普通的双绞线, 反之, 在高速、长线传输时, 则必须采用阻抗匹配 (一般为120Ω) 的RS485专用电缆 (STP-120Ω (for RS485&CAN) one pair 18 AWG) , 而在干扰恶劣的环境下还应采用铠装型双绞屏蔽电缆 (ASTP-120Ω (for RS485&CAN) one pair 18 AWG) 。在使用RS485接口时, 对于特定的传输线路, 从RS485接口到负载其数据信号传输所允许的最大电缆长度与信号传输的波特率成反比, 这个长度数据主要是受信号失真及噪声等影响所影响。理论上, 通信速率在100Kpbs及以下时, RS485的最长传输距离可达1200m, 但在实际应用中传输的距离也因芯片及电缆的传输特性而所差异。在传输过程中可以采用增加中继的方法对信号进行放大, 最多可以加八个中继, 也就是说理论上RS485的最大传输距离可以达到9.6公里。如果真需要长距离传输, 可以采用光纤为传播介质, 收发两端各加一个光电转换器, 多模光纤的传输距离是5~10公里, 而采用单模光纤可达50公里的传播距离。

布网:网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构, 不支持环形或星形网络。在构建网络时, 应注意如下几点:

采用一条双绞线电缆作总线, 将各个节点串接起来, 从总线到每个节点的引出线长度应尽量短, 以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。有些网络连接尽管不正确, 在短距离、低速率仍可能正常工作, 但随着通信距离的延长或通信速率的提高, 其不良影响会越来越严重, 主要原因是信号在各支路末端反射后与原信号叠加, 会造成信号质量下降。

应注意总线特性阻抗的连续性, 在阻抗不连续点就会发生信号的反射。下列几种情况易产生这种不连续性:总线的不同区段采用了不同电缆, 或某一段总线上有过多收发器紧靠在一起安装, 再者是过长的分支线引出到总线。

总之, 应该提供一条单一、连续的信号通道作为总线。

在RS485组网过程中另一个需要注意的问题是终端负载电阻问题, 在设备少距离短的情况下不加终端负载电阻整个网络能很好的工作但随着距离的增加性能将降低。理论上, 在每个接收数据信号的中点进行采样时, 只要反射信号在开始采样时衰减到足够低就可以不考虑匹配。但这在实际上难以掌握, 美国MAXIM公司有篇文章提到一条经验性的原则可以用来判断在什么样的数据速率和电缆长度时需要进行匹配:当信号的转换时间 (上升或下降时间) 超过电信号沿总线单向传输所需时间的3倍以上时就可以不加匹配。

一般终端匹配采用终端电阻方法, RS-485应在总线电缆的开始和末端都并接终端电阻。终接电阻在RS-485网络中取120Ω。相当于电缆特性阻抗的电阻, 因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100~120Ω。这种匹配方法简单有效, 但有一个缺点, 匹配电阻要消耗较大功率, 对于功耗限制比较严格的系统不太适合。另外一种比较省电的匹配方式是RC匹配。利用一只电容C隔断直流成分可以节省大部分功率。但电容C的取值是个难点, 需要在功耗和匹配质量间进行折衷。还有一种采用二极管的匹配方法, 这种方案虽未实现真正的“匹配”, 但它利用二极管的钳位作用能迅速削弱反射信号, 达到改善信号质量的目的, 节能效果显著。

最近两年一些公司基于部分企业信息化的实施已完成, 工厂中已经铺设了延伸到车间每个办公室、控制室的局域网的现状, 推出了串口服务器来取代多串口卡, 这主要是利用企业已有的局域网资源减少线路投资, 节约成本, 相当于通过tcp/ip把多串口卡放在了现场。

2.2 数据采集系统

本数据采集系统包括控制模块、采集模块和电源模块三部分。将控制模块和采集模块的485通讯线接到一起。控制模块采用ADAM4500。ADAM4500是工业控制场合普遍适用的可编程控制器, 为各种复杂的工业控制提供了一个良好的与IBM PC机兼容的硬件平台。ADAM4500是一个紧凑的计算机系统, 运行DOS操作系统, 包括一个80188CPU、256 KB Flash ROM、256 KB SRAM, 此外还配备两个通讯通道COM1、COM2和一个程序下载通道。ADAM4500可以运行各种高级语言, 如C或C++, ADAM4500支持RS232和RS484两种通讯方式。根据现场信号的情况选择采集模块的种类和数量, 根据现场对采集速度的要求设置采集模块的波特率。设置完成后, 将数据输入设备如现场各种传感器等连接到对应的采集模块上进行采集。采集到的数据可以通过485通讯显示软件在上位机上显示。

数据采集装置的装置结构图如图1所示:主控制器、模拟量输入模块、模拟量输出模块、数字量输入模块、数字量输出模块的+VSS端与24V直流电源的+VSS端;上述所有设备的GND端也连接到一起;主控制器Data+与Data-端通过双绞线连接模拟量输入模块、模拟量输出模块、数字量输入模块、数字量输出模块的Data+与Data-端, 完成通讯线路的连接;为接线方便, 数据采集模块的输入端口分别连接数据采集端子, 数据采集端子用来连接相应的受控设备。

为除主控制器之外的所有采集模块设定唯一的网络通讯地址, 可以灵活的访问任河采集模块, 利用应用程序使其完成特定的工作。可以对ADAM4500的通讯模式进行设置, 如通道的选择、波特率的设定。

模拟量输入模块ADAM4117是一种4通道模拟量采集模块, 其可以采集的信号种类有:+/-1V、+/-2.5V、+/-5V、+/-10VV、+/-100m V、+/-500m V的电压信号;+/-20m A、+4~20m A的电流信号, 需要+5V电压驱动;ADAM4117支持9600~57600之间的通讯波特率。

模拟量输出模块ADAM4024具有12位的精度, 可以输出的电流信号和电压信号:0~20m A、4~20m A电流信号, ±10V的电压信号, 支持9600~57600之间的通讯波特率。

数字量输入模块ADAM4150是8通道隔离的数字量输入模块, 有两种工作模式, 模式0的门限电压是+1V, 模式1的电压范围为+3.5~30V, 支持9600~57600之间的通讯波特率。

数字量输出模块ADAM4168是8通道数字量输出模块, 可以输出开关量控制受控设备, 支持9600~57600之间的通讯波特率。

电源为直流稳压电源, 提供24V直流电压。

系统的控制方法通过控制程序实现, 方法如下:

系统启动, 若启动失败则停机。系统启动后, 首先检测与其连接的外接设备是否存在起始便没有置零现象, 若有, 则启动报警, 等待人工将其置零;若没有, 系统开始扫描模拟量输入端口, 采集模拟量数据。若数据超过了允许范围, 则将其去除;没有则根据数据大小形成模拟量输出数据, 并调用模拟量输出函数进行模拟量输出。若在输出是系统发生异常, 则进行异常处理, 并继续扫描数字量输入端口, 采集数字量数据。若采集数字量时发生异常, 则进行异常处理并形成数字量数据, 调用数字量输出函数。若在输出是系统发生异常, 则进行异常处理, 程序回到扫描模拟量输入端口状态, 继续以上过程的循环。

控制流程如图2所示:

3 系统实施效果

系统具有良好的扩展性, 可根据实际应用场合增加或较少数据采集控制器, 并为其分配地址, 使用起来较为方便。实际应用时将波特率设置为115200, 可以满足绝大多数场合对采集速率的要求。若传输距离超过1000m, 需在两端加终端电阻, 阻值200欧姆, 以增强系统的抗干扰性能。

摘要：串行数据采集具有成本低、扩展性好、易于维护等特点。本文介绍了一种RS485串行数据采集系统及方法, 适用于复杂工业场合的数据采集工作。

关键词：智能控制,微型ROV,定位,自主回归

参考文献

[1]杨国霞.采用消息方式处理串口与主程序间的通讯[J].河北省科学院学报, 2001, 18 (4) :220-223.

[2]龚建伟, 熊光明.串口通信编程实践[M].北京:电子工业出版社, 2005:169-195

装置对装置通讯 第6篇

一、S7-200和GPRS DTU之间的通讯

由于GPRS DTU设备是具有RS-232接口的设备, 因此S7-200不可以直接和GPRS DTU设备直接通讯, 因此我们需要可以让二者连接的PC/PPI电缆, 如图1所示电缆的护套上有8个DIP开关, 各个位功能位号0, 1, 2用于设置波特率, 4设置PPI主站模式/自由口模式, 5设置远程模式/本地模式, 6设置调制解调器工作模式, 3和7未用。

二、现场数据端

Win CC是一个功能强大的全面开放的监控系统, 既可以用来完成小规模的简单的过程监控应用, 也可以用来完成复杂的应用。在工业上比较常用的是modbus协议, 又结合GPRS DTU连到中心软件m Server后, 可以在m Server里面映射到一个串口, 因此, 我们介绍一下基于modbus串口协议的DTU远程连接WinCC的方法。PLC与Win CC的通信在远程控制中非常重要。GPRS DTU的软件是由操作系统、TCP/IP协议等组成。操作系统采用μC/OSⅡ, 它是一个公开源代码的占先式多任务的微内核RTOS。其特点是:公开源代码。代码结构清晰、明了。注释详尽。组织有条理。可移植性好, 可裁减, 可固化, 内核属于抢占式, 最多可以管理60个任务。

TCP协议为面向对象的通信协议, 其主要目的是提供数据的传输并确保其传输无误, 具有错误侦测、数据复原及数据重新传送等功能。此设计中采用的是Lw IP (Light weight IP) , 它是瑞士计算机科学院Adam Dunkels等开发的一套用于嵌入式系统的开放源代码的TCP/IP协议栈。Lw IP具有以下特性:支持多网络接口下的IP转发。支持ICMP协议。包括实验性扩展的UDP, 阻塞控制、往返时间估算、快速恢复、快速转发的TCP, 提供专门的内部回调功能用于提高应用程序性能, 可选择的BerkeleyAPI接口等。Lw IP可以是单线程运行, 即只有1个tepip线程, 负责处理所有的tcp连接, 各种网络程序都通过tcpip线程与网络交互。但Lw IP也可以多线程运行, 以提高效率和降低编程的复杂度可以通过下面的函数创建新线程:

在μC/OSII中, 没有线程 (Thread) 的概念, 只有任务 (Task) 。它已经提供了创建新任务的系统API调用OS-TaskCreate.因此只要把OSTask Create封装一下, 就可以实现Sys_thread_new。

创建1个和TCP/IP相关的新进程的部分代码如下:

具体实现过程, 安装GPRS DTU的server端软件, 用来管理GPRS DTU的状态以及数据传输等。我们借助一个OPC server for modbus软件, 同时WinCC作为OPC Client端从OPC server端获取数据, 从而最终实现和PLC之间的通信。

针对于数据传输, 基于modbus协议, Win CC与PLC之间远程通信的过程如图2所示。

PLC和GPRS DTU通过串口线相连, 把数据直接送到DTU之后, 便通过GPRS、Internet传送到中心的计算机上, 在中心的计算机上先由m Server接收到, 之后通过m Server虚拟出来的串口发送到OPC server上, 之后传到作为OPCClient端的WinCC上。如此完成Win CC与PLC之间的远程通信。

三、服务器端

服务器端系统为整套系统中的中心控制系统, 是完成数据远程传输与监控的核心。监控中心采用B/S结构开发完成。

B/S结构就是浏览器-服务器模式, 用户工作界面是主要是通过WWW浏览器实现, 只有极少部分事务逻辑在前实现, 其主要事务逻辑在服务器端实现, 最终形成三层3-Tier结构。局域网是建立B/S结构的网络应用, 通过Internet/Intranet模式下数据库应用, 这样易于掌控, 同时成本也是比较低。它是一次性实现目标的开发, 能促使不同的人员, 从不同的地点, 以不同的接入方式访问和操作共同的数据库。

PHP是一种HTML内嵌式的语言, 是一种在服务器端执行的嵌入HTML文档的脚本语言。PHP语言的风格有类似于C语言, 得到了广泛的运用。比起CGI或者Perl, PHP能够更快速的执行动态网页。而与其他的编程语言相比, PHP是将程序嵌入到HTML文档中去执行, 执行效率比完全生成HTML标记的CGI要高许多[5];此外, PHP还可以通过编译来实现加密和优化代码运行, 进而使代码运行更快。其中PHP与数据库的访问通过编写的数据库访问类DB来实现, 其中数据库连接主要代码为:

其中, $this->connect为连接函数mysql_connect返回的My SQL连接标识, mysql_connect共有三个参数, 分别为主机IP、数据库用户名和访问密码;函数mysql_select_db完成对数据库的选择, 共两个参数, 分别为:数据库名、My SQL连接标识;mysql_query为访问数据库的主要函数, 向数据库提交sql语句, 返回一个资源标识符;mysql_close关闭数据库函数, 共有一个参数, My SQL连接标识。如此便完成了PHP与数据库的通信, 为系统的逻辑实现提供数据库接口。

WEB端是基于B/S系统架构的核心层, 该系统设计的目的是提供一个跨系统, 跨平台的数据浏览模式, WEB系统的主要功能如下:

(1) 现场端远程子站的监控画面显示:

系统开发多种远程监控子站的画面显示, 主要包括现场端仪器仪表的运行状况, 采集测量参数的实时曲线图等。

(2) 历史数据趋势显示:

系统对一段时间内监测到的数据通过绘制曲线的方式显示出来。

(3) 报警信息查看:

管理人员可以通过查看相关报警页面分析报警信息, 并结合历史数据趋势显示图分析数据异常原因, 为以后的控制中尽量避免这种情况再次发生。

(4) 数据归档:

通过从现场端子站采集到的数据均要存入已建立的数据库中。

(5) 分权管理功能:

系统设计为分权管理。系统管理员可以对二级管理员进行增删操作, 修改用户密码和权限等。

根据WEB系统的相关功能需要给出系统层次结构图如图3所示。

四、结束语

装置对装置通讯 第7篇

关键词：计量终端,参数配置,一键免接线设置

引言

计量终端和电能表从库房领出到现场安装前,需要在供电局内部先给其上电检查,需要通过寻找各种电源线或变压器给终端和电能表上电,如果电压等级是220V或57.7V,还需要寻找220V或57.7V变压器,进行各种接线,非常繁琐,而且不安全。计量终端安装前的上电检查包括外观检查、上电是否正常、终端主站通信参数设置、表计参数设置等。参数设置全部通过手工按键来进行配置,包括主站通信参数和测点参数,过程繁琐,而且容易出错。计量终端和电能表安装前,需要上电检查电表的通信配置,并根据其配置对终端进行测量点参数配置,整个过程全部通过手工来操作,而且需要寻找各种不同的工具,过程繁琐。作为电力系统计量管理部门,在完成上述工作时,往往缺乏完备的工具和手段,需要寻找各种辅助设备,而且需要完成各种接线,安全无法得到保障;且参数配置都是用手工配置,凭经验判断,或是通过肉眼观察,难免会出现差错。

如果能研发出一种既方便操作又简单直观的装置,既可以实现计量终端主站通信参数的一键配置,又可以自动检测电能表通信口配置,并自动校核计量终端的测量点参数,实现计量终端和电能表通讯参数一键配置,同时实现终端和电表免接线,即插即用即上电,将节省大量的人力物力,且能有效防止参数设置错误。那么,必将大大提高工作的效率和可靠性。

1. 一键免接线设置装置结构

1.1 系统及功能设计

本项目基于上述管理要求,开发出一套简易的多功能上电装置和一键配置方法,实现在一个装置上做到终端和电表放置即上电,不需要接任何的线路,并匹配各种电压等级;同时装置内置数据处理模块,可以对终端和电表进行通信检测和通讯参数一键配置,集两大功能为一体,并最终实现终端和电表通讯参数的一键配置。

基于专业的计量终端与电能表通讯参数一键免接线设置装置,可以配合数据处理模块,实现运维人员在终端和电表安装前,一键免接线参数配置实现以下功能:

功能包括:

自动上电装置,直接放置终端和电表,免接线直接上电;

一键校核终端与主站通讯参数;

一键检测电表参数,并一键实现计量终端与电能表通讯参数设置;

1.2 硬件模块设计

根据实际的应用的需求,设计标准化上电装置,两个表位,可同时放置计量终端和电能表,上电装置的接线模块可根据电能表及终端的不同进行更换,电压220、100V、57.7V可切换,三相三线和三相四线可通过开关切换,实现对终端和电表的免接线上电。上电装置内置通信处理模块,可实时对电能表进行参数检测,包括通信口配置检测,表号读取等。上电装置内置的通信处理模块直接和终端进行通信,对终端进行通信参数的一键配置,并将电表参数直接配置为测点参数,实现全过程免接线一键配置。

将一键配置装置使用有机板和电木作为基本材料进行制作,有机板表面将进行表面处理,去棱角,并雕刻处理,整体上美观大方,而且方便携带。

如下图1所示:

1.3 软件模块开发

软件模块主要处理电能表通信接口信息检测、实际通信测试、终端测点参数配置等内容,同时,还可以进行规约选择,通信口选择等配置信息选择,实现自动将电表通信接口信息写入终端,实现原来需要通过手工配置的信息,全部自动化写入。

具体规则和流程如下:

1)终端和电能表上电

根据终端和电能表的电压等级,进行实时上电,使计量自动化终端和电能表处于工作状态。

2)电能表通信口检测

按下一键配置按钮后,内部处理器将先对电能表的RS485接口进行检测,检测将通过轮询的方式进行,然后将电能表的通信口通信测试记下来,并进行一次抄读测试,直到确认参数无误后,把参数保存下来,用于后续配置使用。

3)计量自动化终端参数配置

通过检测电能表的通信参数配置信息后,内置处理器将进行终端参数配置,计量自动化终端参数配置有两块,一块是主站通信参数配置,另外一块是测点参数配置。主站通信参数使用标准化配置,珠海地区的主站参数都使用同一的参数,只需在软件内部设置完成即可。测点参数配置则使用上一步检测得来的电能表参数配置信息,直接写入测点一配置。

4)流程

通过对电能表进行通信口检测,得到100%正确的通信参数配置信息,并自动写入计量自动化终端,实现一键参数配置,且100%保证正确,是此设置最核心的价值。

操作流程如下:

2. 测试及应用分析

2.1 测试分析

2.1.1 软件测试分析

一键配置设备软件主要控制规约选择、参数检测、数据写入、参数检查等几个方面,通过现场软件操作测试,软件成功实现了以下几个功能:

A.规约通过开关正确选择

B.电能表通信参数检测

C.计量自动化终端参数配置

D.参数重复检查

通过现场对一键配置设备的软件测试,软件实现了目标的功能,达到了设计的目标,后期将通过优化设计,实现便捷式抄读,提高现场工作效率。

2.1.2 硬件测试分析

一键配置装置使用有机板和电木作为基本材料进行制作,有机板表面将进行表面处理,去棱角,并雕刻处理,整体上美观大方,而且方便携带。通过现场测试,硬件部分实现了电表RS485通信以及计量自动化终端红外通信口配置;并通过实际测试,一键配置成功率达99%以上,可以满足实际的作业需要,实现了设计的功能。

2.2 应用测试分析

本系统的技术难点:

1)本地免接线快速上电装置的研发,需要配合不同的电表和终端,而且历史版本较多,接线模块需要做成可更换的,配合不同的尺寸,模块化及接口标准工作较多

2)一键配置参数的通信规约较多,需要开发不同规约的参数配置方法,做成模板化,最终实现一键模板选择和配置。

3)同时实现对进口表的通信口检测和国产645表的通信口检测

本系统的创新点:

项目成果比对国内应用存在以下突出亮点:

1)本地免接线快速上电装置,模块化接线端子,可以适应所有类型的终端和电表,为国内首创。

2)一键配置所有的参数,避开人为因素产生的错误。

通过现场对计量自动化终端是实际配置,计量终端与电能表通讯参数一键免接线配置装置满足了现场配置的需求,极大提高了现场作业的效率,也提升了电能量数据的完整性,提升了用电管理水平。

3. 应用效果及建议

3.1 成本分析

本项目独立开发,研发成功后,计量管理部门可以用来对安装前的终端和电表进行参数配置,还可以用来做参数校核,实现真正的一键免接线参数配置,减少人为配置的差错率,大大提高工作效率,节省运维成本,在后期的项目推广过程中节约了大量的管理成本。

3.2 提升计量运维自动化应用水平

本项目开发出一套简易的多功能上电装置和一键配置方法,实现在一个装置上做到终端和电表放置即上电,不需要接任何的线路,并匹配各种电压等级;同时装置内置数据处理模块,可以对终端和电表进行通信检测和通讯参数一键配置,集两大功能为一体,并最终实现终端和电表通讯参数的一键配置。减少了人工反复操作的工作步骤,减低了因人为误操作导致的参数配置错误、配置不完整的隐患,提升数据准确性及计量自动化水平。

4. 结语

本项目研究了一种本简易的多功能上电装置和一键配置方法,实现在一个装置上做到终端和电表放置即上电,并最终实现终端和电表通讯参数的一键配置。减少了人工反复操作的工作步骤,减低了因人为误操作导致的参数配置错误、配置不完整的隐患,提升数据准确性及计量自动化水平。

计量终端与电能表通讯参数一键免接线设置装置项目研究,使珠海供电局计量运维班在计量自动化终端检测及配置方面,摆脱了原有的手工检测配置模式,真正实现了电子化、自动化、智能化配置,避免了人为的错误,同时提高了工作效率及智能化水平,更加完善了计量自动化运维体系,将运维人员从繁重的运维任务中解脱出来,提升了珠海供电局管理水平。

参考文献

[1]陈洪波,付克勤.380V低压配电网故障分析及其消除措施[S].重庆电力高等专科学校学报,2011年第16卷(第3期):81-84;

[2]熊俊锋.低压故障停电报警系统[S].价值工程47-48;

[3]吴宇红,章建森.低压配电设备故障诊断及运行监控系统[S].机电工程,第31卷第6期:795-799;

[4]茹蔚康,黄冀华,鲁志豪,徐元彬,沈晓峰,苏军.低压配电网故障智能识别系统的研究[S].低压电器,2012年第12版:37-39;

[5]金平,林冬旎,林朝辉.福州电业局应用在线式低压告警系统[N].国家电网报,2010年5月28日,第002版;

装置对装置通讯 第8篇

由于站内主变保护装置 (型号为北京四方CST210B-1) 运行时间过长, 通讯插件老化严重, 导致保护装置的通讯频繁中断, 运行中的各种软报文均无法上送调度端。严重影响调度值班人员正常监控:

按照常规解决思路, 应直接更换通讯插件, 但需更换的数量太多 (共7块) , 且咨询厂家后得知, 该型号插件目前已停产且无相应备件, 如要更换, 需重新下单生产, 不但采购周期长, 金额昂贵。为尽快消除缺陷, 须翻阅图纸, 发现主变保护装置告警及故障信号没有引出硬接点, 一旦通讯中断, 这些告警信号将无法上送调度端, 导致站内需恢复有人值班。我们集思广益, 转换思维模式、另辟蹊径, 创新性的找出了一条解决方法:从保护装置引出外接回路至测控装置 (型号为北京四方CSI200E) 并通过测控装置的24V装置电源引线出告警及故障信号, 将这些装置动作、告警、故障等硬接点信号接入监控系统, 再将数据库写入远动系统, 将新增的远动遥信点号写入远动信息量表, 发自动化业务联系单通知调度自动化系统班组进行相应更改。一旦数据生成有效后, 即使保护装置通讯中断, 调度员依然能够通过告警信息正常监控站内主变保护, 从而达到消除缺陷的目的。

接入前的实物相片图:

我们通过保护装置回路图和测控装置回路图发现:

a.主变本体保护装置输入回路上有48号、49号、70号、71号等空端子, 可以通过外接回路的方式接入到测控装置, 引出硬接点信号。在外接回路连接后可以通过操作员工作站数据库定义需要的告警故障信号。

b.测控装置端子回路图可以看出, 在公共开关量输入处, 有20余个空端子仍未使用, 将引出来的外接信号回路接入测控装置的空端子上, 然后再从保护装置的电源端子中引出24V电源回路到73号端子的24V电源上, 形成一条信号电源回路。

现场剩余的6套保护装置, 我们均可以按照以上的方式进行外部回路接入。

接入后的实物相片图:

接入光字牌:

结束语

近年来, 继电保护及变电站自动化专业联系越来越紧密, 很多供电局已经将该两专业合并为一个班组进行工作。这给变电站综合自动化技术和继电保护技术水平的提高注入了新的活力。鉴于电力系统的被保护元件发生故障时, 继电保护装置应能自动、迅速, 有选择地将故障元件从电力系统中切除, 以保证无故障部分迅速恢复正常运行, 并使故障件免于继续遭受损害的特点, 如何在今后确保继电保护的更可靠运行, 牵涉继电保护可持续发展的重要课题, 因此全面研究继电保护发展趋势, 有着十分重要的现实意义。而变电站综合自动化技术正在朝着网络化、综合智能化、多媒体化的方向发展。鉴于变电站综合自动化系统当前还缺乏一个统一的国家标准, 这就需要与之相关的各岗位的电力工作者在实际操作过程中不断总结经验, 找到其规律性, 不能因循守旧, 而应根据具体情况, 遵循科学、严谨的工作原则, 用发展的眼光来进行变电站综合自动化系统的建设, 以保证电网安全、经济、优质地运行。

摘要：继电保护装置是关系到电网安全稳定运行的重要设备, 是电力系统不可缺少的重要组成部分, 是电网安全稳定运行的第三道防线, 变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备的功能进行重新组合、优化设计, 对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息提高变电站安全稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益的一项重要技术措施。本文对继电保护及自动化装置因插件老化故障等进行了初步的解决方案。讲解当前继电保护装置因通讯插件老化问题导致调度无法正常监控无人值班站的保护装置运行状况以及运行人员频繁到站内进行手动复归的解决思路。对现场状况集思广益:由保护装置引出电源线接入测控装置从而引出硬接点, 根本上解决站内插件老化等因素导致软报文无法有效上送数据的缺陷。

关键词：保护装置,通讯插件,变电站综合自动化系统,继电保护,创新

参考文献

[1]季利明.浅谈电力系统继电保护的意义现状及前景.