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现场总线技术在智能型低压空气断路器中的应用


《电气与电动》 / 2012-08-21

    现场总线技术在智能型低压空气断路器中的应用


   (1)现场总线技术的种类。现场总线技术是20世纪80年代末90年代初发展起来的应用于过程自动化和制造自动化领域的现场设备互联网通信技术。它集中了自动化控制技术、网络通信技术、计算机技术等多项成果P164223。由它组成的双向、串行、数字化的开放式自动控制系统在制造业、流程工业、冶金、电力、交通、楼宇自动化系统中有
着广泛的应用前景。它的出现给自动化领域带来又一次重大变革。现场总线控制系统结构框图如图7 -1所示。


  目前,世界上流行的现场总线技术种类繁多,在现场总线国际标准IEC61158中,采用了8种类型,即:①基金会现场总线(Foun-,FF);②Control Net(美国Rockwell公司支持);③Profibus(德国SIEMENS公司支持);④P- Net(丹麦Process Data公司支持);⑤FF HSE(美国Fisher Rosemount公司支持);⑥SwiftNet(美国波音公司支持);⑦WorldFIP(法国Alstom公司支持);⑧Interbus(德国Phoenix Contact公司支持)。此外,还有其他一些现场总线,如Lonworks、CAN (Controller Area Network)、DeviceNet等。在今后一段时间内将会形成多种总线并存、相互竞争、共同发展的格局。


    (2)现场总线技术的特点。


    1)可靠性高、可维护性好。基于现场总线的自动化系统采用总线方式替代一对一的I/O连线,对于大规模I/O系统来说,减少了接线点造成的不可靠因素。同时,系统具有现场设备的在线故障诊断、报警、记录功能,可完成现场设备的远程参数设定、参数修改的工作,增强了系统的可维护性。


    2)数字化的信号传输。采用数字信号通信,有效提高了系统的测量和控制精度。各种开关量、模拟信号就近转变为数字信号,避免了信号的衰减和变形。无论是现场底层传感器、执行器、控制器之间的信号传输,还是与上层工作站及高速网之间的信息交换P164221,全部使用数字信号,实现了高速、双向、多变量、多站点之间的通信。


    3)具有较高的性能价格比。现场总线的应用将大大降低自动化系统投资。其原因如下: 

    a、仅系统布线、安装、维护费用,可比传统的自动化系统(DCS减少66%。这是因为由原来的几百根甚至几千根控制电缆减少到根总线电缆,从而使接线端子、电缆桥架等附件也大幅度地减少。


    b.原来繁琐的原理图、布线图设计变得简单易行。


    c.标准接插件可以快速、简便地安装。


    d.强大的故障诊断能力(包括总线节点的通信故障、电源故障,以及现场装置和连接件的断路、短路故障,从而迅速发现系统的各种故障位置和状态),使系统的调试和维护变得轻松和愉快。


  4)开放式,互操作性、互换性、集成性好。现场总线技术及标准是全开放式的,从总线标准、产品检测到信息发布都是公开的,面向所有制造商和用户。通信网络可以和其他系统网络或高速网络相连接,用户可共享网络资源。此外,现场总线特别强调互操作性、互换性,因此设备具有很好的可集成性。此外许多总线节点具有IP67的防护等级,具有防水、防尘及抗振动的特性,可以直接安装予工业设备上,大量减少了现场接线箱,使系统美观而实用。


    (3)现场总线技术在智能型低压空气断路器中的应用。目前常用n,J智能化断路器(如3WN6)是以Profibus作为开放式现场总线.


     智能化断路器通过Profibus - DP网关(DP/3WN6接口单元)与Prfibus - DP相连接,从而与上位机(如S7 - 300 PLC、S7 - 400 PLC)通信。通过这种方法,控制信号和智能化断路器外围的有用数据可以通过一根简单的两芯电缆或光纤电缆与具有Profibus - DP控制能力的自动化级进行传输,对控制系统而言也就省去了不必要的常规的数据电缆布线。DP/3WN6接口是与3WN6断路器点对点连接的P164217。Profi-bus - DP配置的更改是在接口完成的。Profibus - DP允许12Mbit/s的数据传输速度。在初次使用前,只需预置Profibus - DP地址,其他的总线参数则由主控机单元预先设置,接口对该设备自动接收。电源连接以后与断路器的通信自动地建立起来。其状态是经过两点发光二极管(红色和绿色)来显示的。Profibus - DP的共享者DP/3WN6接口是通过诸如SIMATIC S5的COM Profibus参数化软件、SIMAT-IC S7编程软件或其他主控机供应商提供的软件来策划完成的。断路器既可以通过键盘在过电流脱扣器上进行组态,也可以经手持单元通过应用程序来设置参数。总线上的有用数据:①模拟量测量值,如相电流、接地故障电流、功率因数;②事件信息,如脱扣类型、欠负荷、三相不平衡;③运行状态,如开或关、处于试验位置、合闸就绪;④组态数据,如额定工作电流、短路电流、故障保护参数;⑤诊断数据,如上次脱扣电流值、前15min峰值电流;⑥遥控操作,合闸或分闸、其他的接口。


     随着电力自动化系统、智能配电系统的大量普及应用,智能、司通信,基于现场总线技术的电器越来越成为市场热点,特别是计算机网络控制系统,包括DC、FCS等,均要求主要的电器能与中央拱制计算机或上位机进行通信。发展用于现场总线系统的智能化、可通信电器是今后一段时间内电器行业的主要发展方向和重要任务P164215,这也是我国发展第四代低压电器产品的主要特征。

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