通讯管理机（精选5篇）
通讯管理机 篇1
摘要：文中详细介绍了厂站通讯管理机与调度主站能量管理系统之间通信的逻辑结构以及6种典型的通信故障分析与处理案例。厂站通讯管理机与调度主站能量管理系统之间的通信极其重要, 任何通信故障都将引起厂站工况退出, 严重威胁电网的安全稳定运行。文中的案例来源于工作实践, 系统地总结了厂站通讯管理机与调度主站能量管理系统之间的通信故障, 具有较强的实用性, 能够为快速有效地处理此类故障提供较好的参考, 有利于增强保障电网安全稳定运行的能力。
关键词：通讯管理机,能量管理系统,厂站,调度主站,通信通道
随着计算机网络技术、通信技术的发展与应用以及监控自动化水平的提高, 变电站自动化设备不再是简单的远程终端单元 (RTU) [1], 而是集成网络通信、信息处理技术的综合自动化系统。该系统采集变电站监控必需的模拟量数据、状态量信号, 并上传至调度主站系统, 同时调度主站通过该系统控制变电站, 由此实现调度中心对变电站的遥测遥信遥控。厂站通讯管理机是变电站综合自动化系统的重要设备, 厂站指放置通讯管理机的发电厂和变电站。通讯管理机具备RTU的功能, 采集厂站中表征电力系统运行状态的模拟量和状态量, 并发送到调度主站, 同时执行调度主站的控制指令[2]。能量管理系统是调度主站自动化系统, 其接入主站调度数据网。通讯管理机接入变电站调度数据网, 后者与主站调度数据网互联。由此, 通讯管理机通过调度数据网与能量管理系统通信。在此通信过程中, 任何一个环节出错, 都会引起变电站工况退出, 导致调度主站失去对变电站的监控, 这有可能遗漏重要信号, 延误故障处理, 造成电网事故。因此, 厂站通讯管理机与调度主站能量管理系统之间通信正常是至关重要的。习惯将厂站通讯管理机与调度主站能量管理系统通信简称为厂站与主站通信。
1 厂站与主站通信方式及其结构
宿迁市现有500 kV变电站1座、220 kV变电站13座、110 kV变电站54座、35 kV变电站49座。厂站与主站之间的通信方式除了少部分35 kV和110 kV老变电站采用传统专线方式通信以外, 其余变电站采用网络方式通信。变电站专线通信方式指通讯管理机与调度主站之间的一种实现数据采集、处理、控制、执行的方式, 相比网络通信[3], 前者技术设备落后, 逐渐被后者取代。本文厂站与主站通信方式专指网络方式通信。变电站通讯管理机与调度主站之间网络通信结构图如图1所示。
图1中清楚地反映了通信通道的各个环节, 从厂站通讯管理机, 经过交换机接到二次安全防护设备-纵向加密认证装置, 连接至变电站路由器, 通过各类通信设备、通信通道, 将信号上传至宿迁调度主站核心路由器, 再次经过二次安全防护设备-纵向加密认证装置, 交给能量管理系统处理。一旦发生变电站工况退出故障, 可以依据图1从主站侧查起, 逐个环节地往变电站侧检查, 直至查出故障点。在新建变电站投运之前, 也可以用相同的方法逐级对通信通道进行调试。
2 厂站与主站通信故障案例分析
厂站与主站通信故障: (1) 通讯管理机故障; (2) 通信通道故障, 包括厂站和主站通信设备、接口、接线故障; (3) 主站能量管理系统故障; (4) 厂站路由器、路由器接口、2 M线故障; (5) 主站路由器、路由器接口、2 M线故障。
厂站与主站通信故障处理一般方法: (1) 重启通讯管理机; (2) 检查通信通道、通信设备及端口状态; (3) 检查主站能量管理系统运行状况; (4) 检查厂站路由器、路由器接口、2 M接线的状态; (5) 检查主站路由器、路由器接口、2 M接线的状态。
2.1 新建厂站与主站通信故障分析与处理
2.1.1 案例1
在某新建变电站通信通道调试过程中, 发现通讯管理机频繁投退。此为新建变电站, 通信通道结构图如图2所示。通过主站路由器PING不通变电站通讯管理机, 那么根据图2所示通信通道结构以及其他相关设备, 故障点可能在以下几个方面: (1) 宿迁调度核心路由器端口及其配置; (2) 主站侧SDH设备, 以及数字配线架, 2 M线; (3) 光纤通道; (4) 变电站侧SDH设备, 2 M线; (5) 变电站路由器端口及其配置; (6) 变电站侧纵向加密硬件及其配置; (7) 通讯管理机本身硬件, 以及IP地址配置。
首先, 通过检查变电站路由器和主站路由器之间通信状态是否正常来确认变电站与主站之间通信通道是否存在问题;然后检查主站能量管理系统和变电站站通讯管理机的配置。
其处理过程: (1) 通过主站路由器PING变电站路由器, 如果发现时通时断, 就说明故障点位于通信通道; (2) 检查主站调度数据网, 包括主站路由器、路由器端口、路由器配置; (3) 检查主站SDH设备, 以及数字配线架跳线; (4) 检查变电站调度数据网, 包括变电站路由器、路由器端口、路由器配置; (5) 检查变电站SDH设备, 以及数字配线架跳线。
在主站路由器侧检查分配给变电站的端口, 可以利用自环方法确定路由器端口是否存在问题。在主站SDH设备侧的数字配线架上自环, 如果物理链路serial1/1/1:0 current state:UP、协议Line protocol current state:DOWN, 说明数字配线架跳线无误;如果物理链路和协议均为DOWN, 则要检查数字配线架以及跳线。同样, 可以在变电站SDH设备侧的数字配线架上自环, 若物理链路UP, 协议DOWN, 则说明数字配线架跳线没有问题。
在解除自环后, 再次查看端口状态。如果物理链路和协议均为DOWN, 说明变电站和主站两侧的路由器成帧不对应。在主站或者变电站路由器端口执行“fe1unframed”指令, 端口物理链路和协议均UP, 但这并没有解决变电站路由器时通时断的问题。
变电站路由器时通时断说明通信通道质量不好, 采用自环方法, 并检查端口收发数据包数量以确定哪个环节的通信设备有误码。在检查端口之前, 执行“
2.1.2 案例2
某县新建设变电站, 在变电站与主站通信调试过程中, 可以PING通通讯管理机, 工况未退出, 但是县调收不到通讯管理机上传的报文。在与变电站调试人员沟通后发现, 虽然此变电站所属地区是县调, 但是总是收到市调系统下发的召唤报文, 却收不到县调系统下发的召唤报文。说明几个问题: (1) 通信管理机配置没有问题; (2) 市调系统不该下发召唤报文但是下发了, 说明通讯管理机中配置了市调系统前置IP地址; (3) 收不到县调系统下发的召唤报文, 要么是通讯管理机中没有配置县调系统前置IP地址, 或者配错了;要么就是哪个环节阻止了通信管理机接收县调系统下发的召唤报文。
其处理过程: (1) 去掉市调系统前置IP地址; (2) 再次检查通讯管理机中配置的县调系统前置IP地址; (3) 检查变电站和主站的纵向加密配置, 发现变电站侧纵向加密中, 未将县调系统前置IP地址到变电站的策略添加进去。增加后, 变电站通讯管理机能够接收到县调系统下发的召唤报文。
2.2 投运厂站与主站通信故障分析与处理
单个运行中厂站与主站通信故障原因多在厂站端, 通讯管理机死机或者硬件故障, 此种类型的故障所占比重很大;而如果出现多个厂站同时工况退出, 原因则在通信通道上, 或者主站系统前置机硬件故障、软件故障。
2.2.1 案例1
最常见的是某个变电站单独的运行情况, 工况没有退出但是全部遥测数据不刷新, 或者部分数据不刷新;更严重的, 则是工况退出。此类型的厂站与主站系统的通信故障, 一般就是通讯管理机故障, 或者部分数据不刷新有可能是测控故障。其处理过程: (1) 重启通讯管理机; (2) 检查测控装置。
2.2.2 案例2
某几个变电站同时退出。由于这几个变电站在宿迁市区的西侧, 是相同方向, 所以初步判断是通信通道故障。从通信专业的网管机器上, 非常清楚地检查到故障所在点。其处理过程: (1) 根据变电站所在地理位置, 初步判断故障原因是通信通道故障; (2) 在通信网管机上发现, 在通往皂河变的通道告警, 与皂河变相连接的所有变电站都告警; (3) 检查出光缆被挖断。
2.2.3 案例3
某县3个110 k V变电站及所有35 k V变电站数据不刷新, 并且同时工况退出。这些变电站的通讯管理机是可以PING通的, 所以问题出在主站系统前置机上。查看这些变电站的前置实时报文, 发现这些变电站都运行在泗阳能量管理系统前置1号机上。所以判断问题出在此前置1号机上。其处理过程: (1) 在宿迁市调能量管理系统前置机上PING这些变电站的通讯管理机, 可以PING通; (2) 在主站电能量管理系统的数据库中查看这些变电站的值班机器, 全部在泗阳能量管理系统前置1号机上; (3) 在宿迁市调电能量管理系统前置机上PING泗阳能量管理系统前置1号机上, 能PING通, 但是无法远程登录; (4) 将这些变电站的值班机器强制封锁在泗阳能量管理系统前置2号机上, 这些变电站的遥测、遥信数据刷新; (5) 将泗阳能量管理系统前置1号机重启后, 将封锁解除, 数据刷新正常, 说明泗阳能量管理系统前置1号机死机, 导致前置采集进程死掉, 造成变电站工况退出; (6) 经IBM服务器专业维护人员检查, 泗阳能量管理系统前置1号机死机原因是服务器硬盘有坏道。
3 结束语
厂站与主站通信故障属于一类缺陷, 要求在4个小时内处理完毕。且留给值班人员分析解决故障的时间有限, 这就对自动化系统维护人员解决实际问题的能力提出了更高要求。本文立足调度主站自动化专业, 并从主站自动化专业、通信专业、厂站自动化专业三个角度, 详细介绍了厂站与主站通信故障分析与处理步骤, 为调度主站自动化维护人员解决通信故障提供了有益参考。通过改革创新不断加强完善通信通道的薄弱环节, 把通信通道建设成环状网络, 以提高通信通道的坚强性, 减少通信故障, 保证电网安全稳定运行。
参考文献
[1]张惠刚.综合自动化原理与系统[M].北京:中国电力出版社, 2004.
[2]张永健.电网监控与调度自动化[M].北京:中国电力出版社, 2004.
[3]杨新民.电力系统综合自动化[M].北京:中国电力出版社, 2002.
通讯管理机 篇2
环境：
宿主机操作系统 WindowsXP
虚拟机软件 VirtualBox
虚拟机操作系统 Linux
原理：
host-only(主机模式)
在某些特殊的网络调试环境中，要求将真实环境和虚拟环境隔离开，这时你就可采用host-only模式，在host-only模式中，所有的虚拟系统是可以相互通信的，但虚拟系统和真实的网络是被隔离开的。
提示:在host-only模式下，虚拟系统和宿主机器系统是可以相互通信的，相当于这两台机器通过双绞线互连。
在host-only模式下，虚拟系统的TCP/IP配置信息(如IP地址、网关地址、DNS服务器等)，都是由VMnet1(host-only)虚拟网络的DHCP服务器来动态分配的。
如果你想利用VirtualBox创建一个与网内其他机器相隔离的虚拟系统，进行某些特殊的网络调试工作，可以选择host-only模式，
步骤：
1，查看宿主机的IP配置情况：
在window XP 命令提示行输入ipconfig命令
看到宿主机的IP是192.168.56.1
那么，我们在虚拟机配置相同网段的IP。即可实现通信
2，配置VBOX
在VirtualBox中设置网络连接，启用host-only连接模式。
在虚拟机LIUNX
#cd /etc/sysconfig/network-scripts
#cp ifcfg-eh0 ifcfg-eth1
#vi ifcfg-eh1
DEVICE=eth1
IPADDR=192.168.56.56
NETMASK=255.255.255.0
#service network restart
#ping 192.168.56.1 通
单片机与MCGS多机通讯的实现 篇3
1. 前言。
电话远程智能控制系统实现当用户离开用电设备时, 依然可以远程通过电话手机遥控家里的用电设备。对被控对象进行实时监控, 对家电进行全方位实时管理。同时通过双上位机人性化的监控界面。上位机通过MCGS组态软件编程对下位机进行监控, 在本设计中它与下位机的通信端口为COM1。
2. MCGS与单片机的通讯。
MCGS是目前较常见的一种工业控制通用组态软件, 可以利用它十分方便地构成了分布式系统的监控画面, 动态显示控制设备的运行状态、实时、历时曲线和报表、上下限报警等。他是一套基于Windows平台的, 为工业过程控制和实时监控服务的32位全中文界面组态软件系统。为了与现场设备进行交互, 它提供了国内外各种常用的工控设备的驱动程序, 但基本上是与PLC, DSP等设备的数据交互通讯。如果用MCGS与单片机实现实时通讯, 则需要利用MCGS驱动开发工具对某一具体的通讯协议进行单独的开发。设计者只需要经过简单的参数设定, 输入, 就可以编程出为自己项目所用的独立的dll构件。
MCGS用Active DLL构件的方式来实现设备驱动程序, 通过规范的OLE接口挂接到MCGS中, 使其构成一个整体, 所以MCGS把设备驱动程序叫做设备驱动构件。MCGS设备构件的实现方法和原理与标准VB的Active DLL完全一致, 但MCGS规定了一套接口规范, 只有遵守这些接口规范的ActiveDLL才能用作MCGS的设备驱动构件。它必须具有如下5个属性和8个方法:
属性:DevType标识设备的类型
属性:DevStyle标识设备的类别
属性:DevChannel标识设备的通道个数
属性:DevBaseIO标识设备所用IO的基地址
属性:DevIONumber标识设备所用IO地址的个数
方法:GetDevName读取设备构件类型名称
方法:GetDevHelp调用设备构件的在线帮助内容
方法:SetDevPage调用设备的内部属性页
方法:InitNewDev初试化设备的初始值
方法:GetChlType读取设备构件各通道的数据类型和注释
方法:InitDevRun运行时对设备进行初始化工作
方法:RunDevCommand执行指定的设备命令
方法:CollectDevDat定时操作设备, 采集或输出数据
用户根据自己的协议要求编写成功dll构件之后, 在MCGS开发环境中打开串口父设备, 添加做好的电话远程控制的dll构件。
二、硬件电路设计
本设计硬件部分主要是由两部分组成。外线DTMF双音频码译码电路和家用电器控制电路。其中主要部分是DTMF译码电路。该电路由MT8880作为DTMF译码芯片, 由AT89C52接收MT8880的D0~D3引脚采集的16进制码, 将所得到的码反映到相对应的引脚上, 从而控制不同的用电设备。
三、程序设计
程序设计是本系统的重要部分, 主要包括两部分。一是单片机分析8880数据进而反映到IO口, 控制不同的家用电器 (继电器) ;二是MCGS在PC端的软件开发。
1. 单片机程序设计。
本系统选用AT89C51单片机作为主要控制芯片, 当INT1引脚接收到电平变化信息后, 利用单片机中断接口填写接收外部电话控制码的程序内容, 即MT8880的D0~D3的并口数据。如果接收完整, 则在单片机的P0相应引脚上进行反向操作, 进而控制相应的家用电器。控制完成后, 单片机利用串口通信向MCGS发送控制完成数据。2.MCGS程序设计。MCGS作为双上位机其中一个, 当接收到单片机发送过来的控制家电完成的数据后, 运用动画直观的显示哪一台用电设备已经开启, 并储存控制过程及控制发生时间。用于以后随时查询。MCGS在程序编写的时候注意添加串口父设备时每一个参数必须和单片机发送的参数格式内容保持一致, 起始位结束位完全相同。接收的每一帧数据保存到实时数据库中。
摘要：利用MCGS工业触摸屏实现远程电话控制家用电器、报警服务。界面友好, 通讯稳定, 可以实时查看本地家用电器控制情况。并且与PC机进行通讯, MCGS中的控制过程, 控制结果, 报警信息同时实时传送到电脑PC端。整个系统通用性好, 可以依据实际情况实现控制其他电气设施。
通讯管理机 篇4
一、DDE技术的工作原理
1. DDE技术的工作原理。
DDE是提供对不同程序在运行期间实现对数据的动态交换的一种通用技术。Windows消息虽然是在不同程序窗口间传送信息的最佳手段, 但一条消息只能包含2个参数 (w Param和l Param) , 不能传送较多的信息。内存块是存放较多信息的重要手段, 但不支持全局内存句柄的共享。DDE正是建立在Windows内部消息系统, 全局原子和共享全局内存基础上的一种协议, 用来协调Windows应用程序之间的数据交换和命令调用。Windows DDE消息传递采用client/server模式, 客户 (client) 是数据的请求和接受者, 而服务器 (server) 是数据的提供者, 两者之间通过请求, 应答和传输3个步骤来完成数据的传送。
2. DDE协议。
DDE协议使用服务 (service) , 主题 (topic) 和数据项 (item) 三级命名来标识DDE所传递的数据单元。一般情况下, 服务 (service) 就是应用程序的文件名, 主题是对服务器有意义的信息单元。每次DDE客户与服务程序之间的对话都是由客户启动的, 所以在每次启动之前, DDE服务器应当首先投入运行。
3. 系统的3种链接方法。
建立DDE会话后, 客户应用程序和服务器应用程序可通过3种链接方式进行数据交换。这3种链接方式为:冷链接 (Cold Link) , 温链接 (Warm Link) 和热链接 (Hot Link) 。冷链接 (Cold Link) , 客户应用程序申请数据, 服务器应用程序立刻给客户应用程序发送数据, 服务器应用程序处于主动地位;温链接 (Warm Link) , 服务器应用程序通知客户应用程序数据项发生了变化, 但并没有将已变化的值发送给用户应用程序;热链接 (Hot Link) , 当数据项发生变化时, 服务器应用程序立即把变化后的值发送给客户应用程序, 服务器应用程序处于主动地位。
二、OPC技术的工作原理
1. OPC技术的工作原理。
OPC作为一种工业通讯标准已广泛应用于工控领域, 实现系统与系统之间平滑连接。OPC规范是基于微软公司的组件对象模型 (COM) 技术定义的1种满足工业控制需要的COM对象。
2. OPC基本对象。
OPC数据存取规范规定的基本对象有3类:服务器 (server) , 组 (group) 和数据项 (item) 。服务器对象包含服务器的所有信息, 也是组对象的容器, 一个服务器对应于一个OPC server, 即一种设备的驱动程序。组对象除了包含它自身信息外, 还负责管理数据项。每一个数据项代表到数据源的一个连接, 但它没有提供外部接口, 客户端程序无法对数据项直接进行操作, 应用程序必须依靠数据项的容器组对象来对它进行操作。
3. OPC服务器接口。
OPC服务器有2类接口:定制接口和自动化接口。定制接口为C++程序服务自动化接口为VB, Delphi等可使用自动化对象的程序服务。OPC服务器接口如图1所示。
4. OPC交互方式。
OPC客户端与OPC服务器交互包括2个方面:一个是客户端程序从服务器读取数据;另一个是客户端向服务器写入数据。客户端程序读取数据有4种基本方法:同步读, 异步读, 同步写和异步写。
同步通讯时, OPC客户端向OPC服务器进行请求时, OPC客户端必须等到OPC服务器对应的响应全部完成以后才能返回, 在此期间OPC客户端一直处于等待状态, 若进行读操作, 那么必须等待OPC服务器响应后才返回。因此在同步通讯时, 如果有大量数据进行操作或者有很多OPC客户端对OPC服务器进行读操作, 必然造成OPC客户端的阻塞现象。因此同步通讯适用于OPC客户端较少, 数据量较小时的场合。
异步通讯时, OPC客户端向OPC服务器进行请求时, OPC客户端程序请求后立刻返回, 不用等待OPC服务器的响应, 可以进行其他操作。OPC服务器完成响应后再通知OPC客户端程序。若进行读操作, OPC客户端程序通知OPC服务器后立刻返回, 不等待OPC服务器的读完成, 而OPC服务器读完后, 会自动通知OPC客户程序, 把读到的结果传给OPC客户程序。因此相对于同步通讯, 异步通讯的效率更高。
三、VB的DDE和OPC支持
1. VB对DDE的支持。
VB中能够支持DDE的对象有4类:窗体 (Form) , 标签 (Label) , 文本框 (Text Box) 和图片框 (Picture-) 。其中, 窗体可作为服务器, 即数据的提供者, 、Text Box和Picture Box等可以作为DDE客户端, 即数据的接收者。VB为服务器端对象提供了2种DDE属性和4种DDE事件, 如表1所示。为客户端对象提供了4种DDE属性, 4种DDE事件和5种DDE方法, 如表2所示。
2. VB对OPC的支持。
VB作为编程语言, 对OPC没有特别的支持, 但是OPC技术规范为VB提供了自动化接口。通过自动化接口, 程序员无需了解接口内部的详细机制, 而能轻松使用接口实现数据的访问。用VB开发OPC应用程序和AB PLC通信, 必须安装RSLinx Classic Profressional软件。在VB环境中, 按“工程”的子菜单“引用…”后, 弹出对话框, 选择其中的“Rockwell Software OPC Automatic”项, 这样就可以使用自动化接口。
四、利用VB开发DDE与OPC客户端
1. 利用vb开发DDE客户端。
在Visual Basi建立1个新工程, 建立和RSLinx的DDE通讯连接, 添加几个label控件, 用于显示DDE服务器的内容, 添加1个Command Button控件, 用于向DDE服务器发送命令, 实现VB和DDE服务器端的双向通信。代码如下:
Private Sub Form_Load ()
Label1.Link Topic=”rslinx|554B02“
Label1.Link Item=“s:42”
Label1.Link Mode=1
Label1.Link Request
Label3.Link Topic=“rslinx|554B02”
Label3.Link Item=“s:40”
Label3.Link Mode=1
Label3.Link Request
End Sub
Private Sub Command1_Click ()
Label_tongxun.Link Topic=“rslinx|554B02”
Label_tongxun.Link Item=“N27:0.4”
Label_tongxun.Link Mode=2
Label_tongxun.Link Poke
Label_tongxun.Link Mode=0
End Sub
其中, 代码中的“rslinx”和“554B02”分别表示应用程序名和主题名, “linkmode”值为1表示连接方式为automatic (即“热连接”) 方式。这样当该应用代码被执行时, label的值便随AB PLC内存值的变化而变化。通过“linkpoke”方法将Label_tongxun标签的值发送给PLC, 更新PLC内存值。
2. 利用VB开发OPC客户端。
(1) 连接OPC服务器。代码如下:
Private With Events My OPCServer As Rsi OPCAuto.OPCServer
‘定义服务器对象变量My OPCServer
Private With Events My OPCGroup As Rsi OPCAuto.OPCGroup
‘定义OPC组对象变量My OPCGroup
Set My OPCServer=New Rsi OPCAuto.OPCServer
My OPCServer.Connect“RSLinxOPCServer”‘连接RSLinx的OPC服务器
(2) 添加OPC组对象。代码如下:
Set My OPCGroup=My OPCServer.OPCGroups.Add ("OPCSample")
‘添加OPC组对象
My OPCGroup.Is Subscribed=True‘设置该组数据为后台刷新
My OPCGroup.Is Active=True‘设置该组为激活状态。
My OPCGroup.Update Rate=1000‘设置数据刷新时间为1000
(3) 添加数据项。代码如下:
Dim ab Item IDs () As String
Dim ab Client Handles () As Long
Dim ab Server Handles () As Long
Dim ab Errors () As Long
Dim o OPCItem As Rsi OPCAuto.OPCItem
For i=1 To 5
ab Item IDs (i) =“[‘&txt Topic&’]”&txt Item (i)
‘将Topic名和标签名赋给项标识符
ab Client Handles (i) =I‘给客户端句柄赋值
Next i
My OPCGroup.OPCItems.Add Items Item Count, ab Item IDs, ab-Client Handles, ab Server Handles, ab Errors’添加数据项操作
(4) 同步数据读写。代码如下:
My OPCGroup.Sync Read n Source, Item Count, l Server Handles, vt Item Values, l Errors‘同步读取
My OPCGroup.Sync Write 1, l Handle () , vt Item Values, l Errors‘同步写入
(5) 异步数据读写。代码如下:
My OPCGroup.Async Read Item Count, Temp Server Handles, Error Nr, Transaction ID, Cancel ID‘异步读取
My OPCGroup.Async Write 1, Temp Server Handles, VValue, Error Nr, Transaction ID, Cancel ID‘异步写入
(6) 断开OPC服务器。代码如下:
My OPCServer.OPCGroups.Remove All‘移除所有OPC Group Set My OPCGroup=Nothing‘空出资源
My OPCServer.Disconnect‘断开连接
通讯管理机 篇5
连续运输设备的电气控制系统在满足单台独立运输作业基础上, 通过Modbus总线实现了系统逆煤流启动、顺煤流停止智能逻辑控制, 保证各单元协同高效运输作业, 同时配有完善故障诊断功能、强大数据显示功能。
电气控制系统主要由电气控制箱、操作箱、显示箱、传感器及多个大功率电机等组成, 如图1所示。
1) 电气控制箱。电气控制箱是连续运输设备的核心控制部分, 5台履带式自移转载机分别配有相对独立的电气控制箱, 实现多个电机复合逻辑控制与保护以及传感器采集与处理, 还可与操作箱、显示箱进行数据通信。
2) 操作箱。操作箱是系统各执行器件的开关, 其通过控制电缆直接与PLC输入点相连, 开关按键主要包括电机起停控制、照明控制、通讯控制、故障查询、复位等。
3) 传感器。连续运输设备上装有多个传感器, 电流传感器与PT100主要对电机运行状态监测和保护, 实时显示电机电流及温度, 温度和压力传感器负责监测液压系统工作状态。
4) 显示箱。显示器通过RS-485接口与S7-200PLC的P1口相连, 显示连续运输系统运行状态参数及故障信息, 供用户参考, 它是操作者与系统进行信息交换的窗口。
5) 通讯功能。连续运输电气系统中各个电气控制箱之间通过Modbus总线进行信息交流。
2 Modbus协议及其数据传输
Modbus是工业领域通信协议的业界标准, 并且现在是工业电子设备之间相当常用的连接方式。通过此协议, 控制器相互之间、控制器经由网络 (例如以太网) 和其他设备之间可以通信。有了它, 不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络, 进行集中监控。
Modbus协议是一个master/slave架构的协议。有一个节点是master节点, 其他使用Modbus协议参与通信的节点是slave节点。每一个slave设备都有一个唯一的地址。在串行网络中, 只有被指定为主节点的节点可以启动一个命令, 其他的slave设备只能通过提供数据响应master的查询或根据查询作出相应动作。如图2所示。
连续运输控制系统采用RTU模式, 包括串口通信参数 (波特率、校验方式等) , 在配置每个控制器的时候, 在一个Modbus网络上的所有设备都必须选择相同的传输模式和串口参数。当连续运输控制系统1号车 (master) 发送命令, 符合相应地址码的设备接受信息, 如果没有出错, 则执行相应的任务, 然后把执行结果返送给1号车, 返回的信息包括地址码、执行动作的功能码、执行动作后结果的数据及错误校验码。其信息帧结构为:地址码8位, 功能码8位, 数据区n×8位, CRC校验16位。
地址码是信息帧的每一个字节, 是主机将要访问的从站地址, 从站回应信息时, 也将自己的地址存入地址码, 以便主机知道信息从哪个从站返回。
功能码主机发送的功能码告诉从机要执行什么任务, 如本控制程序的功能代码03是要求从设备读保持寄存器并返回它们的内容。
数据区是modbus总线设备完成功能码必需的附加信息。如保护寄存器地址、将要处理项目的数量和起始地址。
CRC校验码是两字节的错误检测码。
3 PLC主站与从站的通讯配制
主站与从站通过PLC上的通讯口Port0l组成Modbus通讯网络, 编程软件Step7 Mircowin自带Modbus子令库, 根据连续运输系统工况特点, 采用主站轮询方式进行数据交流。
控制系统1号车为Modbus主站, 通过控制软件实现轮流读取各从站运行状态及控制2、3、4、5号运输单元顺序起停, 系统正常时, 1号通过操作箱上的“转载顺起/停”按键可控制整套连续运输系统, 从5号车开始顺序起动, 从1号车顺序停止, 当从站有停机时, 其前面运输单元立即停止运输, 防止堆煤现象产生。控制软件通讯流程如图3所示。
4 抗干扰设计
应用于煤矿井下的连续运输系统工作环境恶劣, 空气潮湿, 控制系统工作时不仅要受到来自电网“噪声”干扰, 其系统内也存在较大的干扰源, 比如各个主回路电流的频繁变化和真空接触器本身的操作过程都会产生高频噪声, 更为严重的是该高频信号通过导线和空间进入控制系统内部, 造成通讯程序中断, 导致控制系统不能正常工作, 所以对控制系统各单元的抗干扰性能提出了更高的要求。
1) 硬件抗干扰。为了提高通信的瞬间抗干扰能力, 增大通信距离, 采用了高速光耦6N137, 实现了Modbus总线间的光电隔离。此外, 硬件还采用光电隔离、继电器隔离、电源隔离、滤波、屏蔽、良好的接地及电路板布线等措施。
2) 软件抗干扰。软件抗干扰采用数字滤波、软件拦截技术、去极值平均滤波算法、指令重复执行, 可有效减少数据采样误差, 屏蔽输入的干扰信号。
5 结语
连续运输电气控制系统采用了基于Modbus总线技术的信息交互控制系统, 实现了整套系统运行参数信息交流及运输的集中控制。实践表明:该控制系统运行稳定、可靠, 而且具有较强实时性和抗干扰能力。
摘要：介绍了煤矿井下高效连续运输设备电气控制系统, 通过Modbus总线构建控制与通讯的设计方法, 描述连续运输系统电气的组成和功能, 选用极具性价比的S7-200作为电气系统的控制单元, 其功能无论在独立运行中, 或相连成网络皆能实现复杂的功能。最后给出了控制系统的软件设计方法和抗干扰技术。
关键词：连续运输,电气系统,MODBUS,煤矿
参考文献
[1]孟建新.LY1500/865-10型连续运输系统的研制[D].北京:中国煤炭学会学术论文集, 2003.
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实验四单片机串行口与PC机通讯实验09-07
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