當在一Modbus網(wǎng)絡上通信時,此協(xié)議決定了每個控制器須要知道它們的設備地址,識別按地址發(fā)來的消息,決定要產(chǎn)生何種行動。如果需要回應,控制器將生成反饋信息并用Modbus協(xié)議發(fā)出。在其它網(wǎng)絡上,包含了Modbus協(xié)議的消息轉(zhuǎn)換為在此網(wǎng)絡上使用的幀或包結(jié)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)換也擴展了根據(jù)具體的網(wǎng)絡解決節(jié)地址、路由路徑及錯誤檢測的方法。

控制器通信使用主-從技術(shù),主設備可單獨和從設備通信,也能以廣播方式和所有從設備通信。如果單獨通信,從設備返回一消息作為回應,如果是以廣播方式查詢的,則不作任何回應。Modbus通信有2種模式:ASCII和RTU模式。一個Modbus通信系統(tǒng)中只能選擇一種模式,不允許2種模式混合使用。本文采用RTU模式,整個消息幀作為一連續(xù)的流傳輸,傳輸速率較ASCII模式高。

3.2地鐵工程通訊網(wǎng)絡

圖2為地鐵智能低壓配電系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)示意圖。在此網(wǎng)絡中,處于低壓配電室的進線柜、聯(lián)絡柜中的3WL斷路器將采集到如電壓、電流、功率因數(shù)、斷路器狀態(tài)等各種參數(shù),通過和它相連接的RS485送至本變電室光電接口,在光電轉(zhuǎn)換器處將電氣信號轉(zhuǎn)換為可以在光纖網(wǎng)絡上進行遠傳的光信號。從遠端傳輸來的光信號經(jīng)過NSC100轉(zhuǎn)換為RS232電氣標準信號,再由NPort5610轉(zhuǎn)換為適用于以太網(wǎng)的協(xié)議語言。

在中央控制室,值班人員就可在PC機上看到所有配電室的設備運行狀況,隨時處理發(fā)生的緊急狀況,從而避免出現(xiàn)問題后由于信息閉塞而帶來設備損毀的可能。技術(shù)工程師可在此時對各開關進行參數(shù)設置、組態(tài)、診斷、測試、維護等。

3.3 3WL智能斷路器的遠程控制設計

地鐵智能低壓配電系統(tǒng)中3WL智能斷路器通訊協(xié)議模塊采用COM15,與CubicleBUS相連的BSS和測量功能單元分別采集斷路器的開關量和電氣參數(shù),并提供給CubicleBUS內(nèi)部總線,并通過COM15轉(zhuǎn)換為外部網(wǎng)絡可識別的Modbus協(xié)議。其電氣連接協(xié)議為RS485串行接口。3WL斷路器通過BSS、測量功能單元、通訊協(xié)議模塊的幾個關鍵組成部件來傳輸配電系統(tǒng)所有電氣參數(shù)。

通過COM15模塊智能斷路器可以支持工業(yè)標準Modbus協(xié)議。而進行通訊連接的是在斷路器COM15模塊前面的9針RS485接口。地鐵智能低壓配電系統(tǒng)的通訊連接是被安裝在配電室內(nèi)的西門子8PT開關柜里,每個3WL智能斷路器作為通訊網(wǎng)絡的一個終端,變電室用戶可通過RS485標準的屏蔽雙絞線將其連接到上位機,組成控制網(wǎng)絡。COM15模塊相當于一個數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站,其中以數(shù)據(jù)集的形式來組織數(shù)據(jù)。每數(shù)據(jù)集包含一組通用寄存器。COM15共有28個數(shù)據(jù)集。這樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有利于總線的讀取和訪問,可在一條消息中包含一個數(shù)據(jù)塊。這種存取有利于整個Modbus快捷有效的工作,網(wǎng)絡可通過COM15模塊而實現(xiàn)遠程分合閘。地鐵智能低壓配電系統(tǒng)主電路方案如圖3所示,其根本思想即通過3個斷路器中的任意2個合閘來保證整段設備持續(xù)供電,這其中包括3個斷路器之間的連鎖控制。

智能低壓控制系統(tǒng)采用的是單總線結(jié)構(gòu)?？紤]到系統(tǒng)可靠性要求,對于設備較多可靠性要求較高時采用多條單總線形式[5]。如:一個車站環(huán)控電控室選用3條現(xiàn)場總線;區(qū)間及車站變電所選用1條現(xiàn)場總線。對于3號線,SCADA供貨商選用設備本身具有3個通信可掛3條現(xiàn)場總線。智能低壓控制系統(tǒng)示意圖如圖4所示。

4結(jié)語

智能低壓系統(tǒng)的采用不僅完善了環(huán)控設備的保護功能、提高了系統(tǒng)的可靠性,簡化了低壓配電系統(tǒng)與EMCS的接口。實現(xiàn)了地鐵運營管理的實時、可靠、快速的要求。設置在環(huán)控電控室的設備人機操作界面,便于就地進行各個智能模塊的參數(shù)設定和查詢。同時由于現(xiàn)場總線技術(shù)的應用,系統(tǒng)中智能化元件可不依賴計算機網(wǎng)絡而獨立運行,具有強抗干擾能力。新型智能低壓系統(tǒng)避免了廣州地鐵一、二號線采用傳統(tǒng)的低壓配電系統(tǒng)和傳統(tǒng)的繼電器、接觸器控制方式的不足。由于系統(tǒng)功能提高和控制接線的簡化,提高了系統(tǒng)可靠性和自動化程度,大為縮短了系統(tǒng)的安裝調(diào)試時間,同時提高了系統(tǒng)的可維護性。