專利名稱：總線技術(shù)用于智能網(wǎng)絡(luò)低壓配電與控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能網(wǎng)絡(luò)低壓配電與控制系統(tǒng)，更確切地說涉及總線技術(shù)用于智能網(wǎng)絡(luò)低壓配電與控制系統(tǒng)，屬于總線設(shè)備控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
出于對(duì)電力供應(yīng)質(zhì)量和供電安全的關(guān)注，人們對(duì)電網(wǎng)控制與管理提出了很高的要求。
傳統(tǒng)的低壓配電與控制系統(tǒng)，開發(fā)一批可通信智能化低壓電器產(chǎn)品，在此基礎(chǔ)上嵌入現(xiàn)場(chǎng)總線及相關(guān)高新技術(shù)，研究系統(tǒng)集成的軟件和硬件設(shè)備，是一套適合我國(guó)電力系統(tǒng)的采用總線技術(shù)的智能配電與控制系統(tǒng)。
典型的3S-Net智能網(wǎng)絡(luò)配電與控制系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)分為3層，分別為設(shè)備層、現(xiàn)場(chǎng)控制層和管理層。
設(shè)備層底層設(shè)備層采用DeviceNet、Profibus、Modbus等總線，接入的設(shè)備有框架斷路器、塑殼斷路器、電量表、I/O模塊、無功補(bǔ)償控制器等。
現(xiàn)場(chǎng)控制層(主站層)采用標(biāo)準(zhǔn)DeviceNet(Profibus、Modbus)總線協(xié)議以DeviceNet(Profibus、Modbus)現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制器與底層設(shè)備之間的通信。
通信電纜采用標(biāo)準(zhǔn)總線電纜，具有較長(zhǎng)的通訊距離及較強(qiáng)的抗干擾能力，適于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。
現(xiàn)場(chǎng)管理層采用標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制器上級(jí)管理器之間的通信(通信速率為100MB)
總線設(shè)備的低壓配電與控制系統(tǒng)，其系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方框圖，它包括1.PC機(jī)和組態(tài)軟件，2.Profibus主站，3.Profibus-DP通信適配器，4.Profibus-DP 8I/8O模塊和5.Profibus-DP模擬量模塊。
現(xiàn)有技術(shù)有一定的局限性，需要新的智能化系統(tǒng)來代替。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于總線技術(shù)用于智能網(wǎng)絡(luò)低壓配電與控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)由主站發(fā)出相應(yīng)的控制或命令請(qǐng)求，.PC機(jī)和組態(tài)軟件根據(jù)主站接收到的從站的響應(yīng)，把接收數(shù)據(jù)顯示在PC機(jī)顯示屏幕上，PC機(jī)和組態(tài)軟件可以通過用戶可編程界面實(shí)現(xiàn)PLC系統(tǒng)的功能。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是在現(xiàn)有的低壓配電與控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加遠(yuǎn)程智能觀測(cè)和控制功能，并且可以由組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)小型PLC系統(tǒng)的功能。其方案是包括Profibus主站、從站.Profibus-DP通信適配器或.Profibus-DP 8I/8O模塊.Profibus-DP模塊，增加了遠(yuǎn)程智能觀測(cè)和控制功能電路，并有PLC系統(tǒng)。
整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行是Profibus主站發(fā)出對(duì)一個(gè)從站的請(qǐng)求，對(duì)應(yīng)從站的.Profibus-DP通信適配器或Profibus-DP 8I/8O模塊或Profibus-DP模擬量模塊接收請(qǐng)求，根據(jù)請(qǐng)求作出相應(yīng)響應(yīng)，然后發(fā)出動(dòng)作，Profibus主站接收響應(yīng)應(yīng)答，然后發(fā)出對(duì)另一個(gè)從站的請(qǐng)求。Profibus主站是根據(jù)從站的地址來發(fā)出對(duì)應(yīng)從站的請(qǐng)求的，每一個(gè)從站都有唯一的從站地址。Profibus主站每一次只發(fā)出對(duì)一個(gè)從站的請(qǐng)求，所以只會(huì)有一個(gè)對(duì)應(yīng)的從站接收請(qǐng)求，做出響應(yīng)。
本發(fā)明的有益效果由于對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上增加對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的遠(yuǎn)程智能監(jiān)測(cè)和控制功能，并且可以由和組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)小型PLC系統(tǒng)的功能，一對(duì)傳輸線，N臺(tái)儀表，雙向傳輸多個(gè)信號(hào)，整個(gè)系統(tǒng)可靠性、互換性、互操作作性均大為提高，具有一定經(jīng)濟(jì)效果和社會(huì)效益。
以下結(jié)合附圖及一個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的總線技術(shù)的低壓配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方框圖；圖2為本發(fā)明的總線技術(shù)用于智能網(wǎng)絡(luò)低壓配電與控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方框圖；圖3為本發(fā)明的總線技術(shù)用于智能網(wǎng)絡(luò)低壓配電與控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)示意圖；圖4(圖4-1、圖4-2)為本發(fā)明的總線技術(shù)用于智能網(wǎng)絡(luò)低壓配電與控制系統(tǒng)原理圖；圖5為本發(fā)明的總線技術(shù)用于智能網(wǎng)絡(luò)低壓配電與控制系統(tǒng)流程概要示意圖；圖6為本發(fā)明的總線技術(shù)用于智能網(wǎng)絡(luò)低壓配電與控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)流原理圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，這是現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)典型低壓配電系統(tǒng)。它有兩路電源輸入，主電源和備用電源。主電源供電時(shí)，備用電源被切斷。當(dāng)主電源斷電時(shí)，會(huì)使用備用電源為系統(tǒng)繼續(xù)供電。
上述功能是由電量監(jiān)測(cè)儀，萬能式斷路器和雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的。電量監(jiān)測(cè)儀觀測(cè)輸入電源的各項(xiàng)電量參數(shù)。萬能式斷路器切斷或接通電源回路。雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)判斷是否斷電自動(dòng)在主電源和備用電源之間切換。雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)也可以手動(dòng)操作。
如圖1所示，在主電源回路連接有若干塑殼斷路器和電動(dòng)機(jī)、塑殼斷路器實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的電源通斷功能切換。在雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)輸出回路連接有塑殼斷路器，軟啟動(dòng)器，馬達(dá)保護(hù)器和電動(dòng)機(jī)。塑殼斷路器實(shí)現(xiàn)電源的通斷功能切換。軟啟動(dòng)器實(shí)現(xiàn)電源的軟啟動(dòng)。馬達(dá)保護(hù)器監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，能自動(dòng)切換電動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)行方式，保護(hù)電動(dòng)機(jī)不受到大電流損害。
以上是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的方案的描述。
參照?qǐng)D2，這是本發(fā)明的總線技術(shù)用于智能網(wǎng)絡(luò)低壓配電與控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方框圖。它包括11PC機(jī)和組態(tài)軟件，12Profibus主站，21Profibus-DP通信適配器，19Profibus-DP 8I/8O模塊和20Profibus-DP模擬量模塊。
其中21Profibus-DP通信適配器、19Profibus-DP 8I/8O模塊、20Profibus-DP模擬量模塊是上海電器科學(xué)研究所(集團(tuán))有限公司自行研制的。
上述系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能是在圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，增加了遠(yuǎn)程智能監(jiān)測(cè)和控制功能，并且可以由組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)小型PLC系統(tǒng)的功能。
上述功能是由電量監(jiān)測(cè)儀、萬能式斷路器和雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的。電量監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)輸入電源的各項(xiàng)電量參數(shù)。萬能式斷路器切斷或接通電源回路。雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)判斷是否斷電自動(dòng)在主電源和備用電源之間切換。雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)也可以手動(dòng)操作。
在主電源回路連接有若干塑殼斷路器和電動(dòng)機(jī)。塑殼斷路器實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的電源通斷功能切換。
在雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)輸出回路連接有塑殼斷路器，軟啟動(dòng)馬達(dá)保護(hù)器和電動(dòng)機(jī)。塑殼斷路器實(shí)現(xiàn)電源的通斷功能切換。軟啟動(dòng)器實(shí)現(xiàn)電源的軟啟動(dòng)。馬達(dá)保護(hù)器監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，能自動(dòng)切換電動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)行方式，保護(hù)電動(dòng)器不受到大電流損害。
圖2所示的Profibus-DP系統(tǒng)運(yùn)行的基本原理是當(dāng)12Profibus主站發(fā)出對(duì)一個(gè)從站的請(qǐng)求，對(duì)應(yīng)從站的21Profibus-DP通信適配器或19Profibus-DP 8I/8O模塊或20Profibus-DP模擬量模塊接收請(qǐng)求，根據(jù)這一請(qǐng)求作出相應(yīng)響應(yīng)，然后發(fā)出動(dòng)作，12Profibus主站接收應(yīng)答，然后發(fā)出對(duì)另一個(gè)從站的請(qǐng)求。Profibus主站是根據(jù)從站的地址來發(fā)出對(duì)應(yīng)從站的請(qǐng)求的，每一個(gè)從站都有唯一的從站地址。Profibus主站每一次只發(fā)出對(duì)一個(gè)從站的請(qǐng)求，所以只會(huì)有一個(gè)對(duì)應(yīng)的從站接收請(qǐng)求，發(fā)出響應(yīng)。
11PC機(jī)和組態(tài)軟件實(shí)時(shí)與12.Profibus主站交換數(shù)據(jù)。11PC機(jī)和組態(tài)軟件控制12Profibus主站發(fā)出相應(yīng)的控制或命令請(qǐng)求，11PC機(jī)和組態(tài)軟件根據(jù)主站接收的從站響應(yīng)，把接收數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的顯示在PC機(jī)顯示屏幕上。
11PC機(jī)和組態(tài)軟件可以通過用戶可編程界面實(shí)現(xiàn)小型PLC系統(tǒng)的功能。
就一個(gè)具體的操作過程解釋圖2所示的Profibus-DP系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用。
在11PC機(jī)和組態(tài)軟件的輸出設(shè)備上顯示主電源供電。14萬能式斷路器顯示開關(guān)閉合。17雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)顯示輸出由主電源供電。其余設(shè)備皆處于斷開狀態(tài)。用戶欲使15塑殼斷路器的開關(guān)閉合。用戶先操作11PC機(jī)和組態(tài)王的輸入設(shè)備，使15塑殼斷路器的狀態(tài)改變?yōu)殚]合。11PC機(jī)和組態(tài)王把要求15塑殼斷路器的狀態(tài)改變?yōu)殚]合的命令通過數(shù)據(jù)交換傳遞給12Profibus主站。12Profibus主站通過請(qǐng)求把命令傳遞給和5塑殼斷路器連接的那一個(gè)21Profibus-DP通信適配器。21Profibus-DP通信適配器接收到12Profibus主站的請(qǐng)求，控制所連接的15.塑殼斷路器，使之開關(guān)狀態(tài)從斷開轉(zhuǎn)為閉合。然后21Profibus-DP通信適配器把命令完成通過響應(yīng)傳遞給12.Profibus主站，12Profibus主站接收后把響應(yīng)傳遞給11PC機(jī)和組態(tài)軟件，11PC機(jī)和組態(tài)王在輸出設(shè)備顯示1」5塑殼斷路器的狀態(tài)改變?yōu)殚]合。
參照?qǐng)D3，這是本發(fā)明的總線技術(shù)用于智能網(wǎng)絡(luò)低壓配電與控制系統(tǒng)應(yīng)用于控制系統(tǒng)示意圖。
如圖所示，Profibus主站，系統(tǒng)主站由工控機(jī)組成，主站通過總線到通信適配器再到各類被控電器，被控電器包括萬能式斷路器、智能塑殼斷路器、軟起動(dòng)器、變頻風(fēng)機(jī)控制柜等等，通過以太網(wǎng)與廠區(qū)管理系統(tǒng)相連。
參照?qǐng)D4(圖4-1、圖4-2)，這是本發(fā)明的總線技術(shù)用于智能網(wǎng)絡(luò)低壓配電與控制系統(tǒng)原理圖。
如圖所示，這是為某工程設(shè)計(jì)的綜合管理樓的控制系統(tǒng)。上面為主接線單線圖下接各被控電器。
參照?qǐng)D5，這是本發(fā)明的總線技術(shù)用于智能網(wǎng)絡(luò)低壓配電與控制系統(tǒng)流程概要示意圖；如圖所示，其步驟是<主站初始化文件>到<讀取初始化文件>，<設(shè)備類型文件>，取得主站卡信息后，到<主站卡信息結(jié)構(gòu)>，根據(jù)主站卡信息初始化主站硬件，<打開主卡并上線>；讀取初始化文件到從站列表，<設(shè)備類型結(jié)構(gòu)>，到類型實(shí)例化，<從站設(shè)備結(jié)構(gòu)>，分別到<初始化緩存空間>，<初始化從站設(shè)備>；初始化緩存空間到<緩存結(jié)構(gòu)>，分別到<寫設(shè)備>，<讀寫緩存>；讀寫緩存再回到<緩存結(jié)構(gòu)>；讀設(shè)備再回到<緩存結(jié)構(gòu)>。
參照?qǐng)D6，這是本發(fā)明的總線技術(shù)用于智能網(wǎng)絡(luò)低壓配電與控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)流示意圖。
如圖所示，其步驟是<Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)>通過硬件到主站卡，到<主站卡緩存>，通過主站卡到PC內(nèi)存到<設(shè)備1>、<設(shè)備2>、<設(shè)備3>.....，按設(shè)備字節(jié)偏移位偏移到<組態(tài)軟件>。
綜上所述1、本發(fā)明采用多臺(tái)上位機(jī)、工控機(jī)和備用機(jī)可隨時(shí)切換，多臺(tái)PC機(jī)通過以太網(wǎng)連接；為保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性采用UDP協(xié)議，主機(jī)一旦崩潰，備用機(jī)自動(dòng)切換接替工作，確保系統(tǒng)可靠運(yùn)行。
2、本發(fā)明可兼容DEVICENET、MODBUS、Profibus等多種現(xiàn)場(chǎng)總線，實(shí)現(xiàn)高、中壓設(shè)備與低壓系統(tǒng)的”軟連接”。
3、采用先進(jìn)的、開放式現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議，既提高了低壓電器產(chǎn)品自身的性能和價(jià)值，又極大提高了配電與控制系統(tǒng)的性能和運(yùn)行可靠性。
4、良好的互操作性和互換性，系統(tǒng)可用于國(guó)內(nèi)外低壓電器主要制造商生產(chǎn)的智能化可通信低壓電器。
雖然本發(fā)明已參照上述的實(shí)施例來描述，但是本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到以上的實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明，應(yīng)理解其中可作各種變化和修改而在廣義上沒有脫離本發(fā)明，所以并非作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上所述的實(shí)施例的變化、變形都將落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.總線技術(shù)用于智能網(wǎng)絡(luò)低壓配電與控制系統(tǒng)，分別為設(shè)備層、控制層和管理層，其特征在于在現(xiàn)有低壓配電與控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了遠(yuǎn)程智能觀測(cè)和控制環(huán)節(jié)，并且由和組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)小型PLC系統(tǒng)；所述的低壓配電與控制系統(tǒng)包括(12)Profibus主站、從站(21)Profibus-DP通信適配器或(19.)Profibus-DP 8I/8O模塊或(20)Profibus-DP模擬量模塊；(12)Profibus主站發(fā)出對(duì)一個(gè)從站的請(qǐng)求，對(duì)應(yīng)從站(21)Profibus-DP通信適配器或(19).Profibus-DP 8I/8O模塊或(20)Profibus-DP模擬量模塊接收請(qǐng)求，根據(jù)請(qǐng)求做出相應(yīng)響應(yīng)，然后發(fā)出動(dòng)作，(12)Profibus主站接收響應(yīng)，然后發(fā)出對(duì)另一個(gè)從站的請(qǐng)求；Profibus主站是根據(jù)從站的地址來發(fā)出對(duì)應(yīng)從站的請(qǐng)求的，每一個(gè)從站都有唯一的從站地址；Profibus主站每一次只發(fā)出對(duì)一個(gè)從站的請(qǐng)求，所以只會(huì)有一個(gè)對(duì)應(yīng)的從站接收請(qǐng)求，發(fā)出響應(yīng)；PC機(jī)和組態(tài)軟件通過用戶可編程界面實(shí)現(xiàn)小型PCL系統(tǒng)的功能。
2.如權(quán)利要求1所述的智能網(wǎng)絡(luò)低壓配電與控制系統(tǒng)，其特征在于所述的配電系統(tǒng)，采用多臺(tái)上位機(jī)、工控機(jī)和備用機(jī)可隨時(shí)切換，多臺(tái)PC機(jī)通過以太網(wǎng)連接；為保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性采用UDP協(xié)議，主機(jī)一旦崩潰，備用機(jī)自動(dòng)切換接替工作，確保系統(tǒng)可靠運(yùn)行。
3.如權(quán)利要求1所述的智能網(wǎng)絡(luò)低壓配電與控制系統(tǒng)，其特征在于所述的可編程序控制，采用CPLD可編程序通過邏輯編程。
4.如權(quán)利要求1所述的智能網(wǎng)絡(luò)低壓配電與控制系統(tǒng)，其特征在于所述的兼容多種現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議，它們是DEVICENET、MODBUS、Profibus多種現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議。
5.如權(quán)利要求1所述的智能網(wǎng)絡(luò)低壓配電與控制系統(tǒng)，其特征在于所述的可編程界面，采用CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)，CPLD通過邏輯編程，很容易達(dá)到預(yù)定的要求。
6.如權(quán)利要求1所述的智能網(wǎng)絡(luò)低壓配電與控制系統(tǒng)，其特征在于所述的流程程序概要，其步驟是<主站初始化文件>到<讀取初始化文件>，<設(shè)備類型文件>，取得主站卡信息后，到<主站卡信息結(jié)構(gòu)>，根據(jù)主站卡信息初始化主站硬件，<打開主卡并上線>；讀取初始化文件到從站列表，<設(shè)備類型結(jié)構(gòu)>，到類型實(shí)例化，<從站設(shè)備結(jié)構(gòu)>，分別到<初始化緩存空間>，<初始化從站設(shè)備>；初始化緩存空間到<緩存結(jié)構(gòu)>，分別到<寫設(shè)備>，<讀寫緩存>；讀寫緩存再回到<緩存結(jié)構(gòu)>；讀設(shè)備再回到<緩存結(jié)構(gòu)>。
7.如權(quán)利要求1所述的智能網(wǎng)絡(luò)低壓配電與控制系統(tǒng)，其特征在于所述的I/O數(shù)據(jù)流，其步驟是<Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)>通過硬件到主站卡，到<主站卡緩存>，通過主站卡到PC內(nèi)存到<設(shè)備1>、<設(shè)備2>、<設(shè)備3>.....，按設(shè)備字節(jié)偏移位偏移到<組態(tài)軟件>。
全文摘要
本發(fā)明涉及總線技術(shù)用于智能網(wǎng)絡(luò)低壓配電與控制系統(tǒng)，是在現(xiàn)有技術(shù)低壓配電與控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加遠(yuǎn)程智能觀測(cè)和控制，其方案包括Profibus主站發(fā)出對(duì)一個(gè)從站的請(qǐng)求，對(duì)應(yīng)從站的Profibus－DP通信適配器或Profibus－DP 8I/8O模塊或Profibus－DP模擬量模塊接收請(qǐng)求，根據(jù)請(qǐng)求作出相應(yīng)響應(yīng)，Profibus主站接收動(dòng)作，然后發(fā)出對(duì)另一個(gè)從站的請(qǐng)求。Profibus主站是根據(jù)從站的地址來發(fā)出對(duì)應(yīng)從站的請(qǐng)求的，每一個(gè)從站都有唯一的從站地址。PC機(jī)和組態(tài)軟件實(shí)時(shí)與Profibus主站交換數(shù)據(jù)。PC機(jī)和組態(tài)軟件控制Profibus主站發(fā)出相應(yīng)的控制或命令請(qǐng)求，PC機(jī)和組態(tài)軟件根據(jù)主站接收的從站響應(yīng)，把接收數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的顯示在PC機(jī)顯示屏幕上。PC機(jī)和組態(tài)軟件通過用戶可編程實(shí)現(xiàn)PLC系統(tǒng)的功能。本發(fā)明還包括控制軟件。
文檔編號(hào)G06F13/14GK1885674SQ20061002721
公開日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2006年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月1日
發(fā)明者張揚(yáng), 柴熠, 薛吉, 殷君 申請(qǐng)人:上海電器科學(xué)研究所(集團(tuán))有限公司