电力机车牵引变电所中基于LonWorks通信设备的
实现
摘要: 本文首先简要介绍了分层分布式变电站综合自动化系统的结构、功能和基于LonWorks总线技术的自动化系统的特点,在此基础上,详细阐述了LonWorks总线中通信设备的实现。
关键词:变电所LonWorksMSP430综合自动化
0引言
随着铁路运输机车电气化步伐的加快,牵引变电所的地位显得愈发重要,对其供电的“可靠性、安全性”提出了更高的要求,而要达到上述的要求,就要保证各设备之间通信的稳定,可靠与快速。变电站综合自动化系统是集保护、测量、控制、信号远传等功能为一体,采用微机和网络技术,并充分利用数字通信的技术来实现数据共享的电力系统二次设备的综合自动化装置,具有功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特点。目前,基于LonWorks总线技术的分层分布式变电站综合自动化系统已得到了广泛的应用。
1分层分布式综合自动化系统结构和功能
1.1 系统结构
分层分布式综合自动化系统是指其功能上的分层和地理上的分布。功能上可分为间隔层和变电站层。当地监控主机、总控单元与分布于不同地理位置的间隔层的各个单元通过网络总线连接在一起构成整个自动化系统。间隔层设备面向控制对象,起着数据采集、处理和控制输出的作用,可视为监控系统和监控对象的接口。它用基本相同的硬件结构和不同的软件模块实现不同的保护、测控、信号监视等功能,包括保护设备、数据采集与控制设备等。变电站层是综合自动化系统的管理核心,包括主机和人机工作站、数据处理及通信装置、GPS同步系统等。它提供良好的人
机界面,进行信息的分析与处理、数据库管理、异常检测与告警、完成通信规约的转换,实现与间隔层和远方调度中心的通信联络。变电站层节点数少,但数据传输量大,有监控、保护、电度量和其它安全自动装置的信息。
图1牵引变电所综合自动化系统结构
1.2 系统功能
变电站综合自动化系统主要有以下功能:数据的采集与处理、报警、事件顺序记录(sOE)和事故追忆、控制、在线统计计算、画面显示和打印、时钟同步(GPS)、与远方调度的信息交换、与其它设备的接口、系统的自诊断和自恢复等。
2LonWorks技术简介
LonWorks网络,简称LON网,它是一种完整的、全开放的、可互操作的、目前已十分成熟的分布式控制网络技术的总称。它可以满足现代化楼宇、工厂、交通、城市基础设施、家庭等自动化系统的分布式控制要求。由于LON网具有低成本和高可靠性,众多的制造厂商和用户纷纷在其控制网中采用LonWorks技术,据统计,目前全球已有6000多家公司利用LON网技术生产各种各样的LonWorks产品。它与
传统控制网络技术比较有如下一些优点:
(1)LON网有其优越的开放性。
(2)LON网是在众多控制网络技术中唯一能跨越传感器总线、设备总线和区域总线三个层次的控制网络技术,因此,LON 网就成了兼收并蓄,连接过去、现在和未来的控制网络技术。
(3)LON网可通过多种收发器支持各种典型的网络拓扑结构,如:总线型、星型、环型、自由型。
(4)LON网不仅可以使用双绞线、同轴电缆,还可以使用光纤、无线电波、电力线以及红外光波等为通信媒介。
(5)在互操作性上,LON网技术可以完整到任何制造商的
产品都可以实现互操作。
(6)在施工布线方面,因LON网技术支持自由拓扑结构,较
传统控制网络技术只支持总线型网络拓扑结构施工布线方
便很多。
3具体实现
LonWorks网络上的每个测控单元称为LonWorks智能节点。每个智能节点使用1块LonWorks主控制模块。LonWorks 主控制模块是智能节点的基本构成单元。它以Neuron芯片为核心,同时包括收发器地址译码器、复位电路、晶振电路及EPROM等。主控制模块通过固件完成LonTalk协议的数据传送,并通过事件调度完成用户定义的各种计算、I/O事件及网络报文处理等功能。本文设计的智能节点结构示意图如图2所示。本方案利用ADtzC812单片机实现AI、AO、DI、I30等功能,构成现场级控制部分。利用神经元(Neuron)芯片作为智能节点与LonWorks网络连接的中间“桥梁”,一方面完成与单片机控制系统的数据通信;另一方面,通过不同的收发器与不同的通讯介质相连接,方便地实现网络通讯。
3.1 MSP430单片机
TI 公司的MSP430 系列是一个超低功耗类型的单片机,特别适合于电池应用的场合或手持设备。该单片机在
电力机车牵引变电所中基于LonWorks通信设备的实现
