電器通信之現(xiàn)場總線系統(tǒng)通信

可通信智能化電器以電子脫扣器為核心，具有雙向通信功能，能與多種開放式現(xiàn)場總線連接，通過現(xiàn)場總線可實(shí)現(xiàn)低壓配電系統(tǒng)與中壓配電系統(tǒng)連網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)低壓配電系統(tǒng)和中壓配電系統(tǒng)區(qū)域聯(lián)鎖，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化。區(qū)域聯(lián)鎖的目標(biāo)是擴(kuò)大選擇性保護(hù)范圍，直至實(shí)現(xiàn)全范圍選擇性保護(hù)，減少配電系統(tǒng)動(dòng)、熱穩(wěn)定要求。

?低壓電器數(shù)據(jù)通信的概念現(xiàn)場總線

現(xiàn)場總線是安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動(dòng)裝置之間的一種數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線。Modbus是一種現(xiàn)場總線的工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)規(guī)范，物理層使用RS-485的主從型現(xiàn)場總線。

DeviceNet是一種位于設(shè)備層的現(xiàn)場總線，物理層使用CAN總線的主從型及生產(chǎn)者／使用者模式的現(xiàn)場總線。PROFIBUS現(xiàn)場總線有FMS,PA、DP三種不同的類型，其中，PA用于過程控制，DP用于工業(yè)現(xiàn)場控制。兩者的物理層不同，Profibus-DP是一種現(xiàn)場總線的工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)規(guī)范，物理層使用RS-485的主從型及多主從令牌系統(tǒng)現(xiàn)場總線。主從型通信是一種面向子站設(shè)備的現(xiàn)場總線通信模式，由1個(gè)主站進(jìn)行通信控制，一般以周期性輪詢方式進(jìn)行通信。發(fā)生事件的子站只有在被輪詢到時(shí)才能向主站報(bào)告事件，面向事件的響應(yīng)可能因輪詢周期有較大時(shí)間延遲。生產(chǎn)者／使用者通信是一種面向事件的現(xiàn)場總線通信模式，當(dāng)事件突發(fā)時(shí)，系統(tǒng)可以對產(chǎn)生事件的子站快速響應(yīng)。
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通信規(guī)約通信規(guī)約是對低壓電器在通信中的方式、傳送信息的格式、參數(shù)類型、數(shù)據(jù)編碼等要素的一種約定。低壓電器的數(shù)據(jù)通信參數(shù)包括參數(shù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)類型、單位、訪問規(guī)則、地址、屬性、支持該參數(shù)的設(shè)備代號等，如，斷路器通用數(shù)據(jù)通信參數(shù)表、電動(dòng)機(jī)保護(hù)器數(shù)據(jù)通信參數(shù)表、ATSE數(shù)據(jù)通信參數(shù)表、電量監(jiān)控儀數(shù)據(jù)通信參數(shù)表等。
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可通信電器能否完成與其他網(wǎng)絡(luò)的連接通信，是評價(jià)產(chǎn)品開放性的指標(biāo)。要想達(dá)到網(wǎng)絡(luò)互連，不同廠家生產(chǎn)的控制設(shè)備，在網(wǎng)絡(luò)上傳輸信息的格式、方式應(yīng)遵循同一規(guī)約。

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO(International Standard Organination）制定了開放系統(tǒng)互連OSI(Open SystemsInterconnection）參考模型，為協(xié)調(diào)研制系統(tǒng)互連的各類標(biāo)準(zhǔn)提供了共同的基礎(chǔ)和規(guī)約，為研究、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和改造信息處理系統(tǒng)提供了功能上和概念上的框架，為開放系統(tǒng)提供一個(gè)概念上和功能性的主體結(jié)構(gòu)，而不是開放系統(tǒng)互連的具體實(shí)現(xiàn)規(guī)范，相反地，給予開放系統(tǒng)互連標(biāo)準(zhǔn)的具體實(shí)現(xiàn)以充分的靈活性。ISO/OSI提出了七層參考模型，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層、應(yīng)用層，具體應(yīng)用時(shí)可采用其中的幾層。
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國家標(biāo)準(zhǔn)JB/T 10542-2006《低壓電器通信規(guī)約》規(guī)定了低壓電器通信規(guī)約，用于現(xiàn)場總線系統(tǒng)的通信。采用JB/T 10542-2006標(biāo)準(zhǔn)的低壓電器可直接或通過通信適配器與Modbus、DeviceNeL、PROFIBUS-DP等現(xiàn)場總線系統(tǒng)通信。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了低壓電器的數(shù)據(jù)通信參數(shù)表、相關(guān)的說明及檢測的要求。規(guī)定了低壓電器數(shù)據(jù)傳輸格式、數(shù)據(jù)編碼及傳輸規(guī)則，參數(shù)類型和相應(yīng)的參數(shù)代碼和通信的格式。

? 通信適配器是一種通信設(shè)備，對符合某一通信規(guī)約的設(shè)備進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換后與其他現(xiàn)場總線系統(tǒng)通信。它具有兩個(gè)通信接口，分別符合相應(yīng)的通信規(guī)約，使得設(shè)備可與不同的現(xiàn)場總線系統(tǒng)進(jìn)行連接。當(dāng)采用不同通信適配器與不同總線連接時(shí)，低壓電器與通信適配器之間的通信規(guī)約需要采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)通信規(guī)約。統(tǒng)一的低壓電器數(shù)據(jù)通信規(guī)約可使得控制系統(tǒng)可以容納各種各樣的智能電器，只要它們具有使用統(tǒng)一規(guī)約的數(shù)據(jù)通信接口就可以相互通信，從而使控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用具有可互操作性。

? 國家標(biāo)準(zhǔn)JB/Tl 0542-2006《低壓電器通信規(guī)約》規(guī)定了低壓電器通信規(guī)約，用于現(xiàn)場總線系統(tǒng)的通信。標(biāo)準(zhǔn)中包括術(shù)語、定義和代號；通信規(guī)約；關(guān)于使用通信適配器來連接上層現(xiàn)場總線系統(tǒng)的規(guī)定；檢測的要求；試驗(yàn)；相關(guān)的工業(yè)規(guī)范和版本號的規(guī)定；斷路器通用數(shù)據(jù)通信參數(shù)表；電動(dòng)機(jī)保護(hù)器數(shù)據(jù)通信參數(shù)表等幾個(gè)部分。規(guī)定了低壓電器的數(shù)據(jù)通信參數(shù)表、相關(guān)的說明及檢測的要求、低壓電器數(shù)據(jù)傳輸格式、數(shù)據(jù)編碼及傳輸規(guī)則、參數(shù)類型和相應(yīng)的參數(shù)代碼及通信格式。主要內(nèi)容如下：

?1.低壓電器元件工作狀態(tài)參數(shù)(1）工作狀態(tài)：通、斷； (2）待命狀態(tài)：準(zhǔn)備好、未準(zhǔn)備好； (3）報(bào)警； (4）故障：己動(dòng)作，未動(dòng)作； (5）故障類型； (6）故障相代號。
?2.低壓電器元件及其工作支路的電參數(shù)(1）電流（分相參數(shù)）； (2）故障參數(shù)（故障值）。
?3.控制網(wǎng)絡(luò)工作參數(shù)(1）遙調(diào)相關(guān)參數(shù)； (2）遙控信號。
?4.通信的格式通信格式規(guī)定了數(shù)據(jù)傳輸格式、傳輸規(guī)則、數(shù)據(jù)鏈路符號、字節(jié)格式、幀格式、功能編碼、波特率、差錯(cuò)處理等。

采用JB/T10542-2006標(biāo)準(zhǔn)的低壓電器可直接或通過通信適配器與Modbus、DeviceNet、PROFIBUS-DP等現(xiàn)場總線系統(tǒng)通信。

但是，有時(shí)盡管設(shè)備使用了統(tǒng)一規(guī)約，當(dāng)在同一現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中通信時(shí)，各種設(shè)備還有可能因互相影響而導(dǎo)致可重復(fù)的通信失敗或?qū)е履吃O(shè)備失效。為保證通信成功，設(shè)備除了需要采用統(tǒng)一的通信規(guī)約外，還需要具有可互操作性，也就是各種設(shè)備在通信時(shí)不會(huì)互相影響，若無影響，則相關(guān)設(shè)備稱為具有可互操作性，可以在同一系統(tǒng)中工作。