Modbus總線控制在自動電站中的應用

　　 摘要：針對現有的無人電站系統供電的薄弱環節等問題，本文研究了Modbus總線控制在自動電站中應用的優點和可行性；分析其對自動電站和設備進行智能化管理，實現對自動電站系統的數據分析、處理、監控和調度的方案。分析可知，該方案為用戶用電設備的安全提供了可靠保證。
　　關鍵詞：Modbus總線控制自動電站現場總線監控系統
　　中圖分類號:TP27文獻標識碼:A文章編號:1672-3791(2011)06(b)-0000-00
　　
　　1 引言
　　隨著信息高科技的發展，智能化成為信息時代的主流，且在構建無人自動電站系統中發揮了重要的作用。在無人電站系統中，其運行由于無人值守，無法及時發現故障，排除隱患，一直是供電系統運行可靠性的薄弱環節。現代科技的發展和實踐應用都對自動電站系統運行的可靠性及其智能化管理提出了更高的要求，因而智能自動電站監控系統成為其實現的有效途徑。通過使用智能電動電站監控系統和系統的數據分析功能，可以使值班管理人員根據自動電站系統的運行情況進行負荷分析、合理調度、遠控合分閘、躲峰填谷，掌握安全控制、事故處理的主動性，減少或避免誤操作、誤判斷，縮短事故停電時間，實現對自動電站系統的現代化運行管理。[1] 作為自動電站的通信系統之一，現場總線用總線連接數字化、智能化的測量和控制設備，實現信息的傳遞和交換，完成自動控制功能的網絡系統與控制系統，并且具有協議簡單開放、 容錯能力強、 實時性高、 安全性好、 成本低、適于頻繁交換等特點。目前我國電力行業的的現場總線應用主要有 FF、Profibus、LonWorks、CAN、DeviceNet、Modbus等。其中，Modbus總線以其通用成熟的第三方標準測試軟件及較低的成本為用戶使用提供了諸多優勢。通過利用服務器將Modbus現場轉換到以太網，應用于自動電站監控系統，并利用亞控組態軟件（組態王）進行開發，實現Modbus在自動電站中的廣泛使用。
　　
　　2 基于Modbus的監控系統設計
　　Modbus協議是應用于電子控件器上的一種通用語言，通過此協議，控制器相互之間、控制器經由網絡（如以太網）和其他設備之間可以通信，目前已經成為一種通用工業標準。[2] Modbus總線技術總線結構安全、簡潔，具有很高的可靠性和實用性，是莫迪康公司為其公司生產的可編程控制器 PLC 設計的通信協議；主要包括物理層硬件接口和總線協議。
　　在Modbus的基礎上，設計自動電站監控系統如下：自動電站監控系統結構分為三個層次，現場設備監控層、通信網絡層、監控管理層。圖1為自動電站監控系統結構圖。現場設備監控層由現場智能裝置組成，包括各網絡電力儀表、智能配電監控保護模塊、網絡I/O等，主要負責采集底層信息，實現對各供配電回路的各種電量參數(電壓、 電流、 有功功率等)的監測，對各回路的分合狀態、故障信息報警，配合軟件進行監視、控制。結合一次主接線圖監測方案，低壓進線回路采集選用電力參數測量儀和帶通信接口的智能斷路器實現，重要饋線支路采集電力參數測量儀和不帶通信接口的普通斷路器實現；一般饋線回路采用多回路監控單元搭配不帶通信接口的普通斷路器；低壓配電電容器補償回路使用自動無功補償控制器。[3]
　　電力參數測量儀選用PM810電力參數測量儀。重要饋線支路采集通過普通斷路器的電磁操作機構的輔助觸點與PM810的狀態量輸入連接監測斷路器的分合狀態；一般饋線回路應用MC08多回路監控單元，它具有采集8路數字輸入8路數字輸出，可利用電磁操作機構的輔助觸點與MC08相連，用于多臺斷路器的分合閘狀態和故障狀態。電容器補償回路運用JSF18COM自動無功補償裝置采集電容器的投切狀態。通信網絡在數據通信網絡以及分布式控制系統中，它是整個監控系統的神經網絡，提供了各現場的配電和控制設備與計算機之間的數據通信連接。
　　本系統中利用i.LON100 e3 服務器將底層的Modbus的串口通信轉換到以太網接口上。監控管理層通過計算機和軟件來實現現場數據的采集、用戶界面、系統組態、數據儲存管理、報警提示、 故障記錄等功能。上位機為研華工控機，監控軟件選用的是亞控組態王；使用i.LON100e3服務器進行Internet連接。i.LON100 e3將Modbus RTU的串口通信轉換到以太網上，利用TCP報文幀進行了封裝，但Modbus規約的核心數據幀沒有任何變化，收集由現場監控模塊采集的各種電力參數及故障信號，并且通過系統軟件進行統一的處理、分類、歸納和總結，對系統供配電實現集中、全面、實時的監測。
　　
　　3 結語
　　目前較多的低壓配電監控系統中都引入基于Modbus現場總線，通過研究 i.LON100 e3 服務器將 Modbus 的串口通信轉換到以太網接口上，監控計算機可清楚了解到自動電站系統的運行狀態，并根據實際運行的需要做出合理的調配，實現了自動電站系統的監控，滿足了自動電站的少人或無人值守的需要，提高了自動電站系統運行可靠性和信息處理能力。同時服務器也可以分析用電設備電能的使用記錄，采取相應手段進行節能控制。配電監控系統今后的發展趨勢，正在向多功能方向發展，并最終為用戶創造價值帶來實惠。
　　
　　參考文獻
　　[1]