现场总线技术在变电站综合自动化系统中的应用 - 副本

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1、现场总线技术在变电站综合自动化系统中的应用付瑜1010190119自动化学院指导教师：蔡卫峰【摘要】：本文介绍了现场总线的概念、通信方式、技术特点及几种典型的现场总线，变电站综合自动化系统中的通信网络及现场总线技术在变电站综合自动化系统中的应用及优点【关键词】：现场总线变电站综合自动化系统通信网络引言：计算机自动控制系统急速发展的今天，特别是考虑到现场总线已经普遍地渗透到自动控制的各个领域的现实，现场总线必将成为电工自动控制领域主要的发展方向之一。现场总线是近年来自动化领域中发展很快的通信网络，具有协议简单开放、容错能力强、实时性高、安全性好、成本低、适于频繁

2、交换等特点。现场总线是现场仪表与控制室系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统，主要用于工厂低层设备(传感器及传动装置等)的数据通信。变电站自动化系统作为工业生产的特殊领域，应积极采用现场总线技术，使变电站自动化系统实现真正的综合自动化，从而达到电力系统的安全、可靠、经济和稳定运行。正文：1.现场总线的概念、通信方式、技术特点及类型 1.1现场总线的概念现场总线是指以工厂内的测量和控制机器间的数字通讯为主的网络，也称现场网络。也就是将传感器、各种操作终端和控制器间的通讯及控制器之间的通讯进行特化的网络。原来这些机器间的主体配线是ON/OFF、接点信

3、号和模拟信号，通过通讯的数字化，使时间分割、多重化、多点化成为可能，从而实现高性能化、高可靠化、保养简便化、节省配线。是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题 。一般把现场总线系统称为第五代控制系统，也称作FCS——现场总线控制系统。人们一般把50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一代，把4～20mA等电动模拟信号控制系统称为第二代，把数字计算机集中式控制系统称为第三代，而把70年代中期以来的集散式分布控制系统DC

4、S称作第四代。现场总线控制系统FCS作为新一代控制系统，一方面，突破了DCS系统采用通信专用网络的局限，采用了基于公开化、标准化的解决方案，克服了封闭系统所造成的缺陷；另一方面把DCS的集中与分散相结合的集散系统结构，变成了新型全分布式结构，把控制功能彻底下放到现场。1.2现场总线的通信方式现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表，使它们各自都具有了数字计算和数字通信能力，采用可进行简单连接的双绞线等作为总线，把多个测量控制仪表连接成的网络系统，并按公开、规范的通信协议，在位于现场的多个微机化测量控制设备之间及现场仪表与远程监控计算机之间，实现数据传输

5、与信息交换，形成各种适应实际需要的自动控制系统。简而言之，它把单个分散的测量控制设备变成网络节点，以现场总线为纽带，把它们连接成可以相互沟通信息、共同完成自控任务的网络系统与控制系统。现场总线使自控系统与设备具有了通信能力，把它们连接成网络系统，加入到信息网络的行列。1.3现场总线的技术特点 双向通信现场仪表的现场总线与传统4mA-20mA标准模拟传输方式相比，有以下特点：(1)一根双绞电缆可连接多台设备，从而减少导线数量，降低配线成本。(2)采用数字通信方式，可以处理高精度的信息，品质管理更加严密。(3)实现了多重通信，可以传送现场仪表的过程变量PV、控制变

6、量MV以外的信息。(4)现场仪表之间可以相互通信，实现了现场仪表的自律分散控制。(5)可确保互操作性，同一总线标准不同厂家的仪表可以自由组合，为用户提供了更广泛的选择余地。(6)实现了测量仪表、电气仪表、分析仪表的综合化。(7)在控制室可对现场仪表进行调试和、校检、诊断和维护。1.4几种典型的现场总线1.HART　HART是HighwayAddressableRemoteTransducer(可寻址远程传感器高速公路)的缩写。1986年由美国ROSEMOUNT公司开发的一套过渡性临时通讯协议。但目前受到了广泛承认,已成为事实上的国际标准。（1）HART协议以国

7、际标准化组织(ISO)开放性系统互连模型(OSI)为参照,使用OSI的1、2、7三层,即物理层、数据链路层、应用层。物理层采用基于Be11202通讯标准的FSK技术,所以可以通过租用电话线进行通讯。（2）HART协议使用FSK技术在4~2mA过程丈量模拟信号上叠加一个频率信号。逻辑1为1200Hz,逻辑0为2200Hz,波特率为1200bps。它成功地使模拟和数字双向信号能同时进行而且互不干扰。因此在与智能化仪表通讯时,还可使用模拟仪表、记录仪及模拟控制。在不对现场仪表进行改造的情况下,逐步实现数字性能(包括数字过程变量),是一种理想的方案。这是一个由模拟系统

8、向数字系统过渡的协议。（3）在应用层规