АСКУЭ- Иванов. Реферат. сибирский федеральный университет
 Скачать 431.22 Kb.
|
|
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Хакасский технический институт – филиал ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» Институт Кафедра Электроэнергетики кафедра РЕФЕРАТ Варианты построения и организации АСКУЭ, применяемых в настоящее время. Виды каналов связи в АСКУЭ и их интерфейсы. тема Преподаватель ___________ Туликов А.Н. подпись, дата инициалы, фамилия Студент ____________________ ___________ Иванов Д.А номер группы, зачетной книжки подпись, дата инициалы, фамилия Абакан 2014 Содержание. 1. Варианты построения и организации АСКУЭ, применяемых в настоящее время……………………………………………………………………………….1 1.1. Организация АСКУЭ с проведением опрашивания счетчиков через оптический порт……………………………………………………………1 1.2. Организация АСКУЭ с проведением опрашивания счетчиков переносным компьютером через преобразователь интерфейсов, мультиплексор или модем.……………………………………………..…………………….…………2 1.3. Организация АСКУЭ с проведением автоматического опроса счетчиков и центром сбора и обработки данных.………………………………………………………………….…………3 1.4. Организация многоуровневой АСКУЭ для территориально распределенных среднего и большого предприятия или энергосистемы.……………………………………………………………………4 1.5. АСКУЭ территориально распределенных объектов.…………………………………………..………………………………62. Виды каналов связи в АСКУЭ и их интерфейсы…………………………...12 2.1. GSM/GPRS…………………………………………………………………12 2.2. PLC………………………………………………………….………………13 2.3. RADIO……………………………………………………………………...13 2.4. ETHERNET, INTERNET ……………..…………………………………...15 2.5. RS-485, RS-232, M-BUS …………….………………………………….…16 Список используемых источников……………………………………………..22 1. Варианты построения и организации АСКУЭ, применяемых в настоящее время. 1.1. Организация АСКУЭ с проведением опрашивания счетчиков через оптический порт. Это наиболее простой вариант организации АСКУЭ. Счетчики не объединены между собой. Между счетчики и центром сбора данных неТ связи. Все счетчики опрашиваются последовательно при обходе счетчиков оператором. Опрашивания проводится через оптический порт с помощью программы размещенной на переносном компьютере, которая формирует файл результатов опроса. На компьютере центра сбора данных необходимые Программные модули, которое формируют файл-задача на опрашивание и загружают информацию в основную базу данных (БД). Синхронизация времени счетчиков происходит в процессе опрашивания со временем переносного компьютера. Синхронизация времени переносного компьютера со временем центра сбора данных проводится в момент приема файлов задач на опрашивание счетчиков. Недостатками данного образа организации АСКУЭ есть большая трудоемкость сбора данных из счетчиков и невозможность использования в системе индукционных или электронных счетчиков с импульсным выходом. А с учетом того, что Большинство счетчиков и расходометров разных ресурсов не оснащенные оптическим портами такой вариант организации можно рекомендовать, в основном, для учета электроэнергии. Организация АСКУЭ с проведением опрашивания счетчиков через оптический порт позволяет решать Следующие задачи: • точное измерение параметров снабжения / потребления; • коммерческий и технический учет энергоресурсов по предприятию, его инфраструктурным элементам (котельная и объекты житлокомбуту, цеха, подразделы, суб абонентам. • контроль энергопотребления по точкам и объектам учета в заданных временных интервале (30 минут, зоны, изменения, время, декады, месяце, кварталы и годы) относительно заданных лимитов и технологический ограничений мощности; • обработка данных и формирование отчетов по учету электроэнергии; • описание электрических соединений объектов и их характеристик; • диагностика счетчиков; • поддержка единое системного времени. 1.2. Организация АСКУЭ с проведением опрашивания счетчиков переносным компьютером через преобразователь интерфейсов, мультиплексор или модем.  Рис 1.- схема организация АСКУЭ с проведением опрашивания счетчиков переносным компьютером через преобразователь интерфейсов, мультиплексор или модем. Счетчики, Объединенные общей шиной RS-485, или по интерфейсу "токовая петля" на мультиплексор (типа МПР-16), или устройством сбора и подготовки данных (УСПД), могут располагаться в разных распределительных устройства и опрашиваться один или несколько раз в месяц с помощью программы размещенной на переносном компьютере, которая формирует файл результатов опрашивания. Между счетчики и центром сбора данных неТ постоянной связи. УСПД выполняет роль коммуникационного сервера. На компьютере центра сбора данных необходимые Программные модули, которое формируют файл-задача на опрашивание и загрузку информации к основной БД. Синхронизация времени счетчиков происходит в процессе опрашивания со временем переносного компьютера. Синхронизация времени переносного компьютера со временем центра сбора данных проводится в момент приема файлов задач. Выделенный компьютер для центра сбора данных в этом варианте также может быть отсутствующих, его роль может выполнить переносной компьютер. Организация АСКУЭ с проведением опрашивания счетчиков переносным компьютером через преобразователь интерфейсов, мультиплексор или модем может применяться для учета любых энергоресурсов и позволяет решать задачи, указанные для выше рассмотренных варианту. 1.3. Организация АСКУЭ с проведением автоматического опроса счетчиков и центром сбора и обработки данных. Рис 2.- схема организации АСКУЭ с проведением автоматического опроса счетчиков и центром сбора и обработки данных. АСКУЭ с проведением автоматического опроса счетчиков и центром сбора и обработки данных постоянно соединена с центром сбора прямыми каналами данных связи и опрашиваются Согласно заданному расписанию. Первичная информация из счетчиков записывается в БД. Синхронизация времени счетчиков происходит в процессе опрашивания со временем компьютера центра сбора данных. В качестве компьютера центра сбора данных используется локальная ПЭВМ. На ней же происходит обработка данных и ведение БД. Сбор данных в БД происходит периодических с заданнымы интервале. Организация АСКУЭ с проведением автоматического опроса счетчиков локальными центром сбора и обработки данных позволяет организовать учет любых энергоресурсов и решать Следующие задачи: • точное измерение параметров снабжения / потребления; • комплексный автоматизированный коммерческий и технический учет энергоресурсов по предприятию, его инфраструктурным элементам (котельная и объекты житлокомпобуту, цеха, подразделы, субабонентам. • контроль энергопотребления и параметров качества электроэнергии (ПКЭ) по точкам и объектам учета в заданных временных интервале (5 минут, 30 минут, зоны, изменения, время, декады, месяце, кварталы и годы) относительно заданных лимитов и технологический ограничений мощности; • обработка данных и формирование отчетов по учету энергоресурсов; • фиксации отклонений контролируемых параметров энергоресурсов, их оценка в абсолютных и относительных единиц для анализа как энергопотребления, так и производственных процессов. • сигнализация (цветом, звуком) об отклонениы контролируемых величин от допустимого диапазона значений; • диагностика полноты данных; • описание электрических соединений объектов и их характеристик; • параметризация коммуникаций и характеристик опрашивания; • диагностика системы; • поддержка единое системного времени. 1.4. Организация многоуровневой АСКУЭ для территориально распределенных среднего и большого предприятия или энергосистемы.  Рис -3. АСКУЭ большого предприятия Счетчики постоянно соединены с центрами сбора данных второго уровня прямыми каналами связи и опрашиваются Согласно заданному расписанию, как в третьем образе организации АСКУЭ. Первичная информация из счетчиков записывается в БД центров сбора данных второго уровня, на них же происходит обработка данных. В центрах сбора данных третьего уровня осуществляется Дополнительная агрегация и структуризация информации, запись ее в БД центров сбора данных этого уровня. Каналы связи могут быть выделеннымы, коммутируемым, прямым соединением. Параметры каждого канала настраиваются индивидуально, в зависимости от типа линии и ее характеристик. В системе может параллельно работать несколько коммуникационных серверов. При этом описание всех параметров системы сбора данных, описание всех электрических и расчетных схем объектов, а также все первичные и расчета данные, хранятся только на сервере БД и приложений центра сбора данных. Центры сбора данных, как правило, выполняют только функции сбора и обработки данных, АРМы пользователей подключаются к ним по локальной сети. При небольшом количестве счетчиков на объекте центр сбора данных второго уровня может выполнить функции АРМа. Центры сбора данных 2-го уровня связанны с центрами сбора данных 3-го и 4-го уровней каналами связи. Каналы связи могут быть выделеннымы, коммутируемым, прямым соединением по локальной сети. Сервер сбора данных центра сбора данных 3-го уровня автоматический приглашает необходимую информацию с БД центров сбора данных 2-го уровня Согласно установленном расписанию. Организация многоуровневой АСКУЭ для территориально распределенных среднего и большого предприятия или энергосистемы позволяет решать расширенный в сравнении с предыдущий вариантом организации состав задач: * Точное измерение параметров снабжения / потребления; * Комплексный автоматизированный коммерческий и технический учет энергоресурсов по предприятию, его инфраструктурным элементам (Котельная и объекты житлокомпобуту, цеха, подразделы, субабонентам. • ведение договоров и формирования платежных документов для расчетов за энергоресурсы; • контроль энергопотребления по точкам и объектам учета в заданных временных интервале (5 минут, 30 минут, зоны, изменения, время, декады, месяце, кварталы и годы) относительно заданных лимитов и технологический ограничений мощности; Счетчики • сопровождение нормативно - справочной информации; • обработка данных и формирование отчетов по учету энергоресурсов; • фиксации отклонений контролируемых параметров энергоресурсов, их оценка в абсолютных и относительных единиц для анализа как энергопотребления, так и производственных процессов. • сигнализация (цветом, звуком) об отклонение контролируемых величин от допустимого диапазона значений; • диагностика полноты данных; • описание электрических соединений объектов и их характеристик; • параметризация коммуникаций и характеристик опрашивания; • диагностика системы; • поддержка единого системного времени. 1.5. АСКУЭ территориально распределенных объектов.Экстенсивное развитие АСКУЭ связано с конвергенцией по различным признакам локальных территориальных и специализированных систем, что, в принципе, сводится к «расщеплению» среднего и верхнего уровней на подуровни, число которых соответствует степени охвата автоматизированным учетом территориальных объектов и промышленных объединений с минимизацией штатов обслуживающего персонала. Например, верхний уровень промышленного предприятия может быть нижним звеном верхнего уровня (сервера) АСКУЭ регионального уровня, средними звеньями которого являются районные и городские диспетчерские пункты. Другой вариант: предприятие – холдинг – отраслевое министерство. При этом возможно как одностороннее движение информации «снизу вверх», так и передача с сервера верхнего или среднего уровней команд управления исполнительными устройствами оборудования нижнего уровня АСКУЭ конкретного субъекта. В качестве примера территориально распределенной АСКУЭ на рис. 2.10 представлена АСКУЭ «ES-Энергия» для предприятия класса энергетической системы, которое обслуживает территорию на уровне субъекта федерации (область, край, республику) [35]. Система состоит из локальных подсистем (ЛАСКУЭ), объединенных между собой коммуникациями связи в региональную АСКУЭ (РАСКУЭ). В простейшем случае система учета реализуется в виде двухуровневых программно-аппаратных комплексов. При этом на нижнем уровне используются цифровые приборы учета различных производителей, объединенные с помощью последовательных магистралей. Программно-аппаратный комплекс верхнего уровня в простейшем случае состоит из компьютеров (стандартного или промышленного исполнения) и программного комплекса. Передача данных с объектов контроля на верхний уровень производится непосредственно по собственным информационным каналам или с помощью приемо-передающей аппаратуры по коммутируемым и выделенным каналам связи. Программно-аппаратный комплекс «ES-Энергия» может обеспечивать ретрансляцию данных на более высокий уровень управления по существующим низкоскоростным каналам телемеханики. При этом передача данных от цифровых счетчиков по каналам телеметрии осуществляется непосредственно с объекта управления с использованием стандартных телемеханических протоколов. Для этих целей предназначено УСПД ЭНКС-2 на базе однокристального микроконтроллера.  Рис -4. АСКУЭ «ES-Энергия» уровня АО-энерго Для сложных объектов система «ES-Энергия» позволяет реализовать многоуровневые системы контроля и учета электроэнергии с использованием распределенной обработки информации. В такой системе программный комплекс разработан в соответствии с архитектурой «клиент-сервер» и функционирует под управлением системы управления базами данных (СУБД) Microsoft SQL Server 2000. Программа «ES-АСД» предназначена для сбора данных с цифровых приборов учета (АЛЬФА, ЕвроАЛЬФА, ИПЦ-6806, ПСЧ), конфигурирования каналов связи и объектов учета, формирования отчетов о сеансах связи. Программа «ES-Администратор» разработана для настройки базы данных «ES-АСКУЭ». База данных «ES-АСКУЭ SQL» хранит получасовые графики нагрузки, конфигурацию каналов и объектов учета в виде древовидных структур, пользовательские деревья и настройки. Набор хранимых процедур реализует прикладной интерфейс для удобной работы клиентских приложений с базой. Клиентское приложение «ES-Учет» обеспечивает обработку и просмотр накопленной информации в табличной форме, в виде двух– и трехмерных графиков и диаграмм, формирование технических и финансовых отчетов, актов и вывод их на принтер, а также экспорт в Word и Excel. База данных «ES-АСКУЭ SQL» может использоваться в качестве источника внешних данных для других информационных систем, например, для SCADA-систем (InTouch, Trace Mode и др.). На рис. 2.11 показана структура среднего и верхнего уровней автоматизированной системы энергоучета крупного (до 1,5 млн населения) города [49]. Система представляет собой компьютеризированный комплекс на уровне глобальной сети, размещаемый на обслуживаемой территории. Топология размещения и организация связи между составляющими системы определяются административно-территори-альной структурой города, техническими возможностями, а также производственными, экологическими и другими особенностями районов.  Рис -5. Структура АСКУЭ города (средний и верхний уровни) Назначение территориально распределенной городской АСКУЭ: учет потребления энергии посредством десятков миллионов ИП; функционирование в автоматическом режиме (без обслуживающего персонала) на уровне жилых домов, кварталов и отдельных предприятий; охват аппаратуры АСКУЭ диагностическим контролем с отображением информации о функционировании аппаратуры и качественных показателей энергоснабжения на дисплеях компьютеров диспетчерских пунктов; управление качеством электроснабжения, передача аварийной, служебной и экстренной информации в бытовом и промышленном секторах. Структура территориально распределенной городской АСКУЭ позволяет осуществлять коммерческий и технический учет электроэнергии, тепловой энергии, воды, газа и других телеметрических параметров на уровне отдельного абонента, группы абонентов, жилого дома, предприятия, квартала, района и города в целом. Радиальная структура системы на высших уровнях обеспечивает информационный обмен между центральным диспетчерским пунктом, районными диспетчерскими пунктами, терминальными контроллерами. Дальность связи составляет от 40-60 км (при использовании радиоканала) и более (при использовании АТС, GSM). В качестве каналов связи на нижнем уровне (уровне абонентов) используются неполярные двухпроводные линии (НДПЛ). На нижнем уровне системы размещаются источники учетно-измерительной информации (ИП, счетчики и т.д.). На среднем уровне клиентских узлов устанавливаются устройства сбора и передачи данных, контроллеры, аппаратура связи (АТС, радиоканал, волоконно-оптические линии связи, сотовая связь и т.д.). На верхнем уровне организуются локальные (районы, микрорайоны) и городская АСКУЭ, которые представляют собой программно-аппаратные средства управления системой, устройства отображения, документирования и хранения баз данных, аппаратуру связи, источники бесперебойного питания и т.д. с необходимым обслуживающим персоналом. На рис.6 показана структура фрагмента локальной АСКУЭ микрорайона. Первичные приборы учета энергии и энергоресурсов устанавливаются в каждой квартире. Измерительные каналы передают соответствующие данные в квартирные точки учета, представляющие собой простые концентраторы. Информация с адресной привязкой и нумерацией параметров поступает на домовое УСД, где осуществляется ее сбор и предварительная обработка.  Рис -6. Структура фрагмента АСКУЭ города на уровне микрорайона Информация от УСД по двухпроводным или волоконно-оптическим линиям связи поступает на квартальный контроллер; он после сортирования по видам энергоучета и обработки передает ее по радиоканалу или через АТС на диспетчерский пункт микрорайона, который формирует сводные данные и передает их по аналогичным информационным каналам на диспетчерский пункт района. Таким образом, разнообразие структур АСКУЭ с точки зрения назначения и взаимосвязи крупных функциональных узлов предоставляет широкие возможности для реализации последних достижений в области информационно-измерительной техники, сетевых технологий, аппаратуры и способов передачи информации, программно-аппаратных средств. Можно выделить следующие основные свойства территориально распределенных АСКУЭ: распределенность системы, которая связана с многообразием измеряемых параметров и территориальной разбросанностью точек учета; единство информационной базы и программно-аппаратной платформы, что существенно упрощают работу обслуживающего персонала на всех диспетчерских уровнях, а также создает предпосылки для поддержки единой расчетной схемы по видам энергоснабжения; современные протоколы обмена информацией и принципы использования информационных технологий, благодаря которым поддерживается высокий уровень информационной надежности и безопасности. 2. Виды каналов связи в АСКУЭ и их интерфейсы. На сегодняшний день в АСКУЭ освоены и активно применяются следующие технологии для передачи данных: 2.1 GSM/GPRS. Передача данных посредством GSM-сети. Применяется для передачи данных об энергопотреблении как от УСПД в Энергосбыт, так и от счетчиков вУСПД. Типы оборудования: В системах применяются как внешние GSM/GPRS-модемы (Cinterion MC52i, Conel ER75i (Siemens), УСД-01 (02), Коммуникатор GSM/GPRS, GSM-GPRS коммуникатор «Гран-GPRS» и др.) так и встроенные в счетчики электроэнергии и УСПД («Гран-Электро СС-301», «MTX 3Rxx.xx.xxx-GO4», «Альфа A1140, A1700, A1800», «Энергомера CE301, CE303», УСПД «СЭМ-3», «164-01Б», «Роутер MTX RT 6L1E5/G-3», «Роутер RTR LV/GSM» и др.). Достоинства: Уже сформированная инфраструктура сотовой сети с достаточно большим покрытием территории, большой выбор оборудования. Недостатки: Взимаемая оператором сотовой связи плата за услугу передачи данных (за исключением закрытых абонентских групп и некоторых тарифных планов), зависимость от работоспособности оборудования оператора сотовой связи, уровень GSM-сигнала в спец-помещениях (ТП, РП, Подвальные помещения и др.) зачастую низок, что требует дополнительных монтажных мероприятий по установке внешних антенн.  Рис – 7. Способы передачи данных по сетям GSM 2.2 PLC. Передача данных посредством силовой сети 0.4кВ, канал связи S-SFSK (PLC), полоса частот 20-148кГц (чаще 70-90кГц). Применяется для передачи данных об энергопотреблении от счетчиков в УСПД. Чаще всего используется в системах АСКУЭ административных зданий и жилищно-коммунальном секторе. Типы оборудования: В системах применяются как внешние PLC-модемы («Электронный модем CCDI-0005», «Коммуникатор ШМ-16» и др.) так и встроенные в счетчики электроэнергии и УСПД («Энергомера СЕ-102, СЕ-301», «Teletec MTX1, MTX3, NP-06», «Матрица NP515, NP71, NP545, NP73», «Роутер MTX RT 6L1E5/G-3», «Роутер RTR LV/GSM», «Роутер RTR512» и др.) Достоинтсва: Передача данных от счетчиков к УСПД осуществляется непосредственно по существующей силовой сети 0,4 кВ, что сокращает трудозатраты и стоимость внедрения системы, т.к. отпадает необходимость прокладывать всевозможные информационные кабели. Недостатки: На передачу данных в сети может повлиять любое устройство с реактивной составляющей в нагрузке — люминесцентные лампы, импульсные блоки питания (начиная от блоков питания мобильных телефонов, заканчивая бытовой техникой), двигатели и др. При этом если система налажена и работает, то никто не даст 100% гарантии, что со временем (заселение жильцов дома, добавление оборудования в офисном здании и др.) передача данных в системе будет осуществляться как положено. Остается надежда на «ночные часы», когда бóльшая часть оборудования выключается, что позволяет системе собрать недостающие данные. Таким образом данную технологию следует применять лишь в системах, в которых своевременность поступления данных (оперативная информация) не критична. Также, стоит отметить, что данной технологией недовольны радиолюбители, т.к. PLC-оборудование дает помехи по коротковолновым радиовещательным и радиолюбительским диапазонам. Дальность передачи не более 500м (обычно — меньше и зависит от состояния сети), скорость передачи (до 1000бод) . 2.3 RADIO. Передача данных посредством радио-канала на безлицензионных частотах. Применяется для передачи данных об энергопотреблении от счетчиков в УСПД. Применяется в случаях, когда прокладка информационного кабеля либо технически невозможна, либо экономически нецелесообразна. Преимуществами данного вида связи являются: отсутствие каких-либо платежей за передачу данных, не требуется получение разрешений. Дальность связи может достигать нескольких километров. ТИПЫ ОБОРУДОВАНИЯ: В системах применяются как внешние Radio-модемы («Коммуникатор ШМР-16U», «Радио-модем М-433», «Спектр 433» и др.) так и встроенные в счетчики электроэнергии и УСПД («Гран-Электро СС-101, СС-301», «Энергомера СЕ-301», «Альфа А1800» и др.). ДОСТОИНСТВА: Передача данных от счетчиков к УСПД осуществляется по радио-каналу, что сокращает трудозатраты и стоимость внедрения системы, т.к. отпадает необходимость прокладывать информационные кабели. НЕДОСТАТКИ: В системах со встроенными в счетчики радио-модемами есть необходимость в прокладке нескольких кабелей, соединяющих УСПД и радио-ретрансляторы. Радио-ретрансляторы устанавливаются в ключевых точках и к ним необходимо прокладывать информационный кабель. Данные точки расположены, как правило, на одной отметке с УСПД (подвал, первый этаж) и кабель прокладывается по существующим лоткам.
Табл. -1. Частотные диапазоны радиоаппаратуры передачи данных по беспроводным линиям связи. 2.4 ETHERNET, INTERNET Передача данных посредством технологии TCP-IP (вычислительные сети). Применяется для передачи данных об энергопотреблении как от УСПД в Энергосбыт, так и от счетчиков в УСПД. Применяется в системах, где требуется передача больших объемов информации, а также когда требуется организовать автоматизированное рабочее место, которое глобально удалено от УСПД или центра сбора данных. ТИПЫ ОБОРУДОВАНИЯ: Коммутаторы ETHERNET, различные xDSL-модемы и др. ДОСТОИНСТВА: Передача больших объемов информации на большой скорости. Зачастую, инфраструктура Ehternet (в т.ч. с доступом в сеть Internet) уже существует на объекте автоматизации. НЕДОСТАТКИ: Необходимость прокладки кабелей. Для подключения к промышленному оборудованию с последовательными интерфейсами необходимо устанавливать преобразователи интерфейсов. При построении сложнораспределенных систем необходимы специалисты с соответствующей квалификацией. 2.5 RS-485, RS-232, M-BUS: Передача данных посредством проводных последовательных интерфейсов. Применяется для передачи данных об энергопотреблении как от счетчиков в УСПД, так и от УСПД в АРМ-Энергетика. Широко используемый в АСКУЭ цифровой интерфейс – интерфейс стандарта Ассоциации электронной промышленности США (EIA) RS-232C (европейский аналог – стандарт CCITT V.24). Этот тип интерфейса применим для синхронной и асинхронной связи между устройствами в симплексном, полудуплексном и дуплексном режимах. В большинстве схем аппаратуры АСКУЭ, содержащих интерфейс RS-232C, данные передаются асинхронно. Стандарт регламентирует состав, назначение и обозначение линий (цепей) интерфейса, их нумерацию, электрические характеристики, обозначения и уровни сигналов интерфейса, скорости передачи данных и тип применяемых разъемов. В зависимости от условий конкретного применения используется различное число линий интерфейса. Так, для асинхронного обмена через модем требуются 8 цепей, а для аналогичной связи по физическим линиям – только три цепи: данные передатчика T*D, данные приемника R*D и сигнальная земля GND (рис. 6.19, а). Соединения по интерфейсу RS-232C реализуются через стандартные 9– или 25-контактные разъемы типа DB-9 или DB-25 (рис. 6.19, б).  а   б Рис -8. Интерфейс RS-232C: а – передача информации по интерфейсу через разъемы DB9 и DB 25; б – вид разъемов типа DВ-9 и DB-25 для интерфейса RS-232C Программируемая микросхема последовательного ввода осуществляет параллельно-последовательные и последовательно-параллельные преобразования данных. Эти преобразования необходимы, поскольку данные обычно представлены на шине микропроцессора в параллельной форме (байтами, словами), а для последовательного ввода требуются средства преобразования последовательных входных данных в параллельные данные. С другой стороны, для последовательного вывода необходимы средства преобразования параллельных данных, представленных на шине, в последовательные выходные данные. Скорость передачи данных по интерфейсу RS-232C составляет от 50 до 19200 бит/с (при L= 16 м). На практике это расстояние может быть существенно увеличено при снижении скорости передачи и использовании экранированного кабеля с малой собственной емкостью (при скорости 1200 бит/с максимальная длина неэкранированного кабеля достигает 900 м). Передаваемый байт данных оформляется стартовым битом, битом паритета и стоповым битом. Любое сообщение, передаваемое по интерфейсу асинхронным способом, представляет совокупность байтов данных, оформленных указанным образом. Цифровой интерфейс стандарта RS-422Aориентирован на использование дифференциальной сбалансированной линии передачи с импедансом 50 Ом, что повышает по сравнению с RS-232C помехоустойчивость интерфейса, длину линии связи и скорость передачи (10 Мбит/с при длине кабеля до 13 м и 100 кбит/с при длине 1300 м). Кроме того, этот стандарт допускает подключение к одному передающему устройству до 10 приемников. Более поздний стандарт RS-485A, являющийся усовершенствованием RS-422А, ориентирован при тех же скоростных характеристиках на совместную работу до 32 источников и 32 приемников данных. Последние два стандарта позволяют объединять приборы в разветвленные сетевые структуры, и поэтому в последние годы они все чаще реализуются в приборах учета энергоресурсов. Стандарт RS-485A не нормирует формат информационных кадров и протокол обмена. Наиболее часто для передачи байтов данных используются те же фреймы, что и в интерфейсе RS-232: стартовый бит, биты данных, бит паритета (если нужно), стоповый бит. Протоколы обмена в большинстве систем работают по принципу «ведущий-ведомый». Одно устройство на магистрали является ведущим (master) и инициирует обмен посылкой запросов подчиненным устройствам (slave), которые различаются логическими адресами. Тип соединителей и распайка обычно не оговариваются стандартами. Встречаются соединители DB9, клеммные соединители и т.д. Рассмотренные цифровые интерфейсы каналов связи дают возможность строить различные территориально-распределенные АСКУЭ. Трехпроводной интерфейс RS-232C позволяет самым простым способом подключать к совместимому с ним последовательному СОМ-порту ПК удаленную (до 900 м) систему учета (рис. 6.20, а). При необходимости подключить к компьютеру несколько систем в ПК встраивается стандартный мультиплексор на требуемое количество каналов (4, 8 или 16). Для защиты оборудования от перенапряжений в линиях связи (особенно при грозовых разрядах) применяют сетевые фильтры передачи данных СФПД. АСКУЭ, использующие телефонные линии, также работают с интерфейсом RS-232C, к которому в этом случае подключаются модемы со стороны приборов и ПК (рис. 6.20, б). К такой сети можно подсоединять неограниченное количество приборов при условии, что время сбора данных не лимитируется. Другой тип сети с удаленным (до 3 км) подключением системы к компьютеру использует четырехпроводной интерфейс ИРПС (рис. 6.20, в). Для подключения нескольких систем по такому интерфейсу применяется соответствующий мультиплексор ИРПС, встраиваемый в ПК. Интерфейс RS-485 позволяет строить разветвленные АСКУЭ по многоточечной схеме с удалением аппаратуры полевого уровня до 1200 м от ПК и минимальными затратами кабеля при использовании двухпроводных линий связи (рис. 6.20, г). Цифровой интерфейс USB (Universal Serial Bus) – универсальная шина, предназначенная для легкого и быстрого подключения к микроЭВМ периферийных устройств на расстоянии 3...5 м со скоростями 1,5 Мбит/с и 15 Мбит/с (рис. 6.21) [117]. Интерфейс USB 2.0 имеет скорость передачи информации 480 Мбит/с. USB-шнур представляет собой две витые пары: по одной паре происходит последовательная передача данных в каждом направлении (дифференциальное включение), а другая является линией питания +5 В. Благодаря встроенным линиям питания, обеспечивающим ток до 500 мА, USB часто позволяет применять устройства без собственного блока питания. К одному ПК можно подсоединить до 127 устройств через цепочку концентраторов, реализующих топологию «звезда». Специальные концентраторы – USB-хабы (USB-hab), подключаемые к порту USB, делят его на несколько портов. Концентраторы с блоком питания позволяют увеличивать дальность связи до нескольких десятков метров. Передача данных по шине может осуществляться как в асинхронном, так и в синхронном режиме. Все подключенные к USB устройства конфигурируются автоматически и допускают включение/выключение без перезагрузки или выключения компьютера. Существует два вида разъемов: «А» и «B». Как правило, устройство подключается к кабелю разъемом B, а разъемом A – к USB-порту. Устройства можно подключать по цепочке, для этого они могут иметь дополнительный порт для подключения кабеля, идущего на следующее устройство. USB-интерфейс поддерживается протоколами Microsoft начиная с Windows 98.  а  б  в  г Рис -9. Варианты применения интерфейсов среднего уровня: а – передача данных через интерфейс RS-232C; б – передача данных по коммутируемому телефонному каналу; в – передача данных через интерфейс ИРПС; г – передача данных через интерфейс RS-485C по витой паре   Рис -10. Интерфейс USB Интеллектуальные датчики с цифровым выходом часто оснащаются интерфейсом LIN (Local Interconnect Network, сеть локального взаимодействия) для подсоединения к ведущему устройству (контроллеру). Шина LIN является простой и недорогой субшиной, разработанной для применения в в дополнение к существующей шине CAN (Controller Area Network, сеть локальных контроллеров). Для сетей передачи данных разработано большое количество разнообразных цифровых интерфейсов и субинтерфейсов: RS-449, RS-423, HSSI(High-Speed Serial Interface),FLEX Integra I/O, CompactBlock I/O, CAN-bus-ISA/MicroPC, SCI, ADM, AS, LIN, LVDS, ACCESS.bus (шина I2C) и др., различающихся назначением, функциональными возможностями, объемом, режимами и скоростью передачи данных, а также ценовыми характеристиками. При сборе и передаче информации по волоконно-оптическому кабелю применяют несколько подходов к построению различных участков кабельной разводки АСКУЭ – от измерительного устройства до ПЛК, от ПЛК до АРМ, соединения между ПК локальной и корпоративной сетей, проводка до удаленного пользователя. Для кабельных систем, работающих в используемых АСКУЭ стандартах Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet, FDDI, SONET/SDH, 10G Fibre Channel, ITUT G.693 и ATM, разработаны последовательные интерфейсы с одно– и многомодовыми волокнами. В число производителей интерфейсов входят MRV, Hewlett-Packard, Sun Microsystems, Digital, Compaq, Lucent Тесhnologies, Оrtronics, Аlcattel и др. Например, 10G Fibre Channel – стандарт на последовательные оптоволоконные соединения, предназначенные для высокоскоростных двусторонних коммуникаций по схеме «точка-точка» между серверами, накопителями, рабочими станциями, концентраторами и коммутаторами. Ключевыми характеристиками протокола 10G Fibre Channel являются: скорость передачи до 10 Гбит/с, расстояние между узлами до 10 км, масштабируемость. Разнообразие интерфейсов накладывает определенные требования на аппаратуру интегрированной АСКУЭ, которая должна соответствовать параметрам определенного типа локальной сети и физических каналов связи. Часто возникает необходимость в преобразовании интерфейсов при передаче информации между аппаратурой от разных производителей. ТИПЫ ОБОРУДОВАНИЯ: Счетчики электроэнергии, УСПД, модемы, преобразователи и др. ДОСТОИНСТВА: Надежная передача данных между устройствами низкого, среднего и верхнего уровня. Параллельное объединение большого количества устройств с использованием малого количества проводов. НЕДОСТАТКИ: Необходимость прокладки кабелей. СПИСОК Используемых источников
http://teplopunkt.dkvartal.ru/uchet/.
http://www.analytic.ru.
http://www.iskren.ru/is.php?go=20.
http://www.energomera.ru/products/askue.
|