鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)第五章-牽引供電SCADA系統(tǒng)的通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課件

第四章

牽引供電SCADA系統(tǒng)的通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第一節(jié)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第四章

牽引供電SCADA系統(tǒng)的通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第一節(jié)一．?dāng)?shù)字通信數(shù)字通信系統(tǒng)是指在通信系統(tǒng)中所傳輸?shù)氖嵌M(jìn)制或多進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的一種通信方式。它的主要特點(diǎn)就是在調(diào)制之前要經(jīng)過兩次編碼，相應(yīng)地，在接收解調(diào)后也要經(jīng)過兩次譯碼。一．?dāng)?shù)字通信數(shù)字通信系統(tǒng)是指在通信系統(tǒng)中所傳輸?shù)氖嵌M(jìn)制或多數(shù)字通信系統(tǒng)的模型框圖數(shù)字通信系統(tǒng)的模型框圖與模擬通信相比，數(shù)字通信具有抗干擾能力強(qiáng)、差錯(cuò)可控、易于保密、靈活性高、易于與各種終端設(shè)備接口等特點(diǎn)，已成為當(dāng)代通信技術(shù)的主流。與模擬通信相比，數(shù)字通信具有抗干擾能力強(qiáng)、差錯(cuò)可控、易于保密隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合緊密的日益緊密，在通信又產(chǎn)生了一個(gè)分支，即數(shù)據(jù)通信所謂數(shù)據(jù)通信是指信源本身發(fā)出的就是數(shù)字形式的消息，如電報(bào)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)及指令等。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)框圖與數(shù)字通信系統(tǒng)類似，但它與數(shù)字通信系統(tǒng)之間最大的不同在于，其信源發(fā)出的信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，無需經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換，而只需考慮對(duì)信源進(jìn)行壓縮編碼措施以降低信源的冗余度，提高有效性隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合緊密的日益緊密

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的信道可以是模擬的也可以是數(shù)字的，但隨著數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的增長，以及對(duì)通信速率要求的不斷提高，數(shù)據(jù)通信的信道越來越傾向于寬帶化、高速率化。因此，數(shù)據(jù)通信和數(shù)字通信是密不可分的也可以說，數(shù)字通信是數(shù)據(jù)通信的技術(shù)基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)通信是數(shù)字通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的信道可以是模擬的也可以是數(shù)字的，但隨著數(shù)據(jù)二．通信規(guī)約

為了保證通信雙方能正確、有效、可靠地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在通信的發(fā)送和接收的過程中有一系列的規(guī)定，以約束雙方進(jìn)行正確、協(xié)調(diào)的工作，這些規(guī)定稱為數(shù)據(jù)傳輸控制規(guī)程，簡稱為通信規(guī)約二．通信規(guī)約為了保證通信雙方能正確、有效、可靠地1．通信規(guī)約的基本概念采用數(shù)字式通信技術(shù)，遠(yuǎn)動(dòng)裝置將信息轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼，進(jìn)行運(yùn)算處理并按照某種通信規(guī)則(規(guī)約)進(jìn)行包裝后，通過模擬信道或數(shù)字信道進(jìn)行傳輸；遵循同一種規(guī)則(規(guī)約)對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)和解包，然后進(jìn)行處理。這里的規(guī)則就是通信規(guī)約。通信規(guī)約不但幫助通信的雙方理解數(shù)據(jù)的含義，還幫助檢查數(shù)據(jù)在傳輸過程中是否出錯(cuò)，即通信校驗(yàn)，如果檢驗(yàn)正確由應(yīng)用程序進(jìn)行處理，如果校驗(yàn)錯(cuò)誤，則丟棄或要求重傳。1．通信規(guī)約的基本概念采用數(shù)字式通信技術(shù)，遠(yuǎn)動(dòng)裝置將信息轉(zhuǎn)換2．通信規(guī)約特點(diǎn)遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約主要是面向電力自動(dòng)化應(yīng)用，屬于應(yīng)用層的內(nèi)容，很少涉及其他層次。但是，最近幾年新出臺(tái)的遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約，也包含低層協(xié)議的內(nèi)容。而網(wǎng)絡(luò)協(xié)議則涉及的層次比較多，包含的內(nèi)容也比較復(fù)雜。遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約為了簡單起見，一般采用面向字符的編碼方式；而網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議一般采用面向位的編碼方式，因此，更靈活、方便，功能更強(qiáng)大。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議一般采用競爭或令牌方式進(jìn)行介質(zhì)訪問，而遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約一般采用查詢或循環(huán)方式，效率較低。校驗(yàn)方式：遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約一般采用較簡單的校驗(yàn)方式，若傳輸幀出錯(cuò)后，一般要求重發(fā)。通信協(xié)議每一幀中網(wǎng)絡(luò)開銷豐富(即管理功能強(qiáng))，而遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約則比較簡單而且易于實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可以作為遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約的“載體”，從而使得遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)能夠在復(fù)雜的通信網(wǎng)絡(luò)中傳輸，例如，利用TCP/IP協(xié)議將遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)“打包”，遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)就可以在Internet或Intranet上傳輸。2．通信規(guī)約特點(diǎn)遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約主要是面向電力自動(dòng)化應(yīng)用，屬于應(yīng)3.循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約（CDT）CDT規(guī)約在CDT方式中，發(fā)端將要發(fā)送的信息分組后，按雙方約定的規(guī)則編成幀，從一幀的開頭至結(jié)尾依次向收端發(fā)送。全幀信息傳送完畢后，又從頭至尾傳送。這種傳送方式實(shí)際上是發(fā)端周期性的傳送信息幀給收端，不要求收端給予回答，收端只是被動(dòng)地接收。CDT規(guī)定電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)中循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約的功能、幀結(jié)構(gòu)、信息字結(jié)構(gòu)相傳輸規(guī)則等。CDT適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的遠(yuǎn)動(dòng)通道結(jié)構(gòu)及以循環(huán)字節(jié)同步方式傳送遠(yuǎn)動(dòng)信息的遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備與系統(tǒng)，也適用于調(diào)度所間以循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)動(dòng)信息的系統(tǒng)。3.循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約（CDT）CDT規(guī)約在CDT方式中，發(fā)端CDT規(guī)約的優(yōu)點(diǎn)對(duì)通道要求不高，響應(yīng)速度快，允許存在多個(gè)主站。由于不斷上報(bào)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，即使發(fā)生暫時(shí)通信失敗丟失一些數(shù)據(jù)，當(dāng)通信恢復(fù)正常后，被丟失的信息仍有機(jī)會(huì)上報(bào)，而不致造成顯著危害，因此這種規(guī)約對(duì)通道的要求不高，適合于在我國質(zhì)量比較差的通道環(huán)境下使用。采用信息字校驗(yàn)的方式，將整幀信息化整為零，當(dāng)某個(gè)字符出錯(cuò)時(shí)，只需丟棄相應(yīng)的信息字即可，而其他校驗(yàn)正確的信息字就可以接收處理，大大提高了傳輸數(shù)據(jù)的利用率，從而更加適合于在我國質(zhì)量比較差的通道環(huán)境下使用。采用遙信變位優(yōu)先插人傳送的方式，大大提高了事故傳送的相應(yīng)速度，可以傳送更大容量遙信和遙測信息。CDT規(guī)約的優(yōu)點(diǎn)對(duì)通道要求不高，響應(yīng)速度快，允許存在多個(gè)主CDT規(guī)約的缺點(diǎn)必須采用雙工通道，只能采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式連接。由于采用現(xiàn)場數(shù)據(jù)不斷循環(huán)上報(bào)的策略，主機(jī)工作負(fù)荷大，對(duì)一般遙測量變化的響應(yīng)速度慢。CDT方式不了解調(diào)度端的接收情況和要求，只適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通道結(jié)構(gòu)，對(duì)總線形或環(huán)形通道不適用循環(huán)傳輸。CDT規(guī)約的缺點(diǎn)必須采用雙工通道，只能采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式連接。4．Pollin9規(guī)約Pollin9規(guī)約規(guī)定了電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA)中主站和子站(遠(yuǎn)動(dòng)終端)之問以問答方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸母袷健㈡溌穼拥膫鬏斠?guī)則、服務(wù)用語、應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、應(yīng)用數(shù)據(jù)編碼、應(yīng)用功能和報(bào)文格式。適用于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、多個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、多點(diǎn)共線、多點(diǎn)環(huán)形和多點(diǎn)星形網(wǎng)絡(luò)配置的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中，可以是雙工或半雙工的通信。4．Pollin9規(guī)約Pollin9規(guī)約規(guī)定了電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集Pollin9規(guī)約的特點(diǎn)RTU有問必答，當(dāng)RTU收到主機(jī)查詢命令后，必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)應(yīng)答，否則視為本次通信失敗。RTU無問不答，當(dāng)RTU未收到主機(jī)查詢命令時(shí)，絕對(duì)不允許主動(dòng)上報(bào)信息。

PoHin9方式的主要特征是主控端發(fā)“查詢”命令，受控端響應(yīng)后傳輸數(shù)，因此傳輸信息的主動(dòng)權(quán)在主控端。采用單工通道就可實(shí)現(xiàn)兩端問問答式傳遞信息的功能。Pollin9規(guī)約的特點(diǎn)RTU有問必答，當(dāng)RTU收到主機(jī)查Portin9規(guī)約的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)答式規(guī)約允許多臺(tái)RTU以共線的方式共用一個(gè)通道，這樣有助于節(jié)省通道，提高通道占用率。對(duì)于區(qū)域工作站和為數(shù)眾多的RTU通信的情形，這種方式是很合適的。應(yīng)答式規(guī)約采用變化信息傳送策略，從而大大壓縮了數(shù)據(jù)塊的長度，提高了數(shù)據(jù)傳送速度。應(yīng)答式規(guī)約既可以采用全雙工通道，也可以采用半雙工的通道；既可以采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式，又可以采用一點(diǎn)多址或環(huán)形結(jié)構(gòu)，因此通道適應(yīng)性強(qiáng)。Portin9規(guī)約的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)答式規(guī)約允許多臺(tái)RTU以共線的方Pollin9的主要缺點(diǎn)由于不允許主動(dòng)上報(bào)，應(yīng)答式規(guī)約對(duì)事故的響應(yīng)速度慢，尤其是當(dāng)通道的傳輸速率較低的情形(如采用配電線載波通信時(shí))，這個(gè)問題會(huì)更突出。由于采用變化信息傳送策略，應(yīng)答式規(guī)約對(duì)通道的要求較高，因?yàn)橐淮瓮ㄐ攀?huì)帶來比較大的損失。應(yīng)答式規(guī)約往往來用整幀校驗(yàn)的方式。SCl801規(guī)約的容量較小，Modbus規(guī)約的對(duì)時(shí)間隔太短，這些不足均給使用帶來較大困難。應(yīng)答式規(guī)約一般僅允許多個(gè)從站和一個(gè)主站間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。受控端的緊急信息不能及時(shí)傳給主控端，因此在實(shí)際應(yīng)用中，要做一些靈活處理，例如對(duì)于遙信變位，子站RTU要主動(dòng)上送。Pollin9的主要缺點(diǎn)由于不允許主動(dòng)上報(bào)，應(yīng)答式規(guī)約對(duì)事三．通信網(wǎng)通信網(wǎng)就是在一定范圍內(nèi)以通信設(shè)備和交換設(shè)備為點(diǎn)，以傳輸設(shè)備為線，按一定順序點(diǎn)線相連形成的有機(jī)組合的系統(tǒng)構(gòu)成通信網(wǎng)的基本要素有終端設(shè)備、傳輸鏈路和交換設(shè)備

終端設(shè)備示通信網(wǎng)中的源點(diǎn)和終點(diǎn)，其主要功能是在于將輸入的信息變換成易于在信道中傳輸?shù)男盘?hào)，并參與控制由通信工作。傳輸鏈路是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的連接媒介，也是信息傳輸?shù)耐ǖ?。它由傳送信?hào)的通信介質(zhì)和各種通信裝置組成交換設(shè)備的實(shí)質(zhì)就是交換機(jī)，它是通信網(wǎng)絡(luò)的核心。其基本功能有交換、控制、管理及執(zhí)行等。三．通信網(wǎng)通信網(wǎng)就是在一定范圍內(nèi)以通信設(shè)備和交換設(shè)備為點(diǎn)，以通信網(wǎng)分類按照運(yùn)營方式分，有公用網(wǎng)和專用網(wǎng)按業(yè)務(wù)范圍分，可分為電話網(wǎng)、電報(bào)網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、有線電視網(wǎng)、無線網(wǎng)和ISDN網(wǎng)等通信網(wǎng)分類按照運(yùn)營方式分，有公用網(wǎng)和專用網(wǎng)四．?dāng)?shù)據(jù)通信網(wǎng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，亦稱計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)，主要是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)或數(shù)據(jù)終端與計(jì)算機(jī)間的通信而建立的網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按照網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍可分為有局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork--LAN），廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork--WAN），和城域網(wǎng)（MetropolitanAreaNetwork--MAN）四．?dāng)?shù)據(jù)通信網(wǎng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，五．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連為了保證各網(wǎng)絡(luò)與設(shè)備有良好的互通性，國際化標(biāo)準(zhǔn)組織ISO（InternationalStandardsOrganization）制定了開放系統(tǒng)互連OSI（OpensystemInterconnect）的七層參考模型五．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連為了保證各網(wǎng)絡(luò)與設(shè)備有良好的互通性，國際ISO／OSI的七層模型ISO／OSI的七層模型7層協(xié)議分為低層協(xié)議及高層協(xié)議，低層協(xié)議是面向通信功能的協(xié)議，物理層、鏈路層及網(wǎng)絡(luò)層為低層協(xié)議，其余為高層協(xié)議。7層協(xié)議分為低層協(xié)議及高層協(xié)議，低層協(xié)議是面（1）物理層物理層與通信媒介直接連接，其功能是提供為建立維護(hù)和拆除物理鏈路所需的機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性，以保證比特流的透明傳輸。（2）數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層主要負(fù)責(zé)鏈路的建立、維持和拆除，并在兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)的線路上，將網(wǎng)絡(luò)層送來的信息組成幀傳送，每一幀包括一定數(shù)量的數(shù)據(jù)和必要的控制信息。為了保證數(shù)據(jù)幀的可靠傳輸，數(shù)據(jù)鏈路層還具有差錯(cuò)控制功能；同時(shí)，數(shù)據(jù)鏈路層還具備簡單的流量控制功能，以防止接收緩存容量不夠而產(chǎn)生溢出。（1）物理層（2）數(shù)據(jù)鏈路層（3）網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層將高層傳送下來的數(shù)據(jù)打包，再進(jìn)行必要的路由選擇、差錯(cuò)控制、流量控制一級(jí)順序檢測等處理，是發(fā)送方傳輸層所傳下來的數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確無誤地按照地址傳送到目的地址，并交付給目的站的傳輸層。（4）傳輸層傳輸層位于OSI中的第四層，它是銜接通信子網(wǎng)（由物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層構(gòu)成）和資源子網(wǎng)（包含會(huì)話層、表示層及應(yīng)用層）的橋梁。（3）網(wǎng)絡(luò)層（4）傳輸層（5）會(huì)話層會(huì)話層允許不同主機(jī)上的各種進(jìn)程之間進(jìn)行會(huì)話。傳輸層是主機(jī)到主機(jī)的層次，而會(huì)話層是進(jìn)程到進(jìn)程之間的層次。（6）表示層表示層主要解決用戶信息的語法表示問題，它向應(yīng)用層提供服務(wù)，主要完成數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、格式化和壓縮、加密解密等操作。（5）會(huì)話層（7）應(yīng)用層應(yīng)用層是開放系統(tǒng)互連環(huán)境的最高層，它是直接面向用戶以滿足用戶不同需求的，是唯一面向應(yīng)用程序提供服務(wù)的層。Internet及TCP／IP協(xié)議與OSI／ISO的七層參考模型相比，TCP／IP參考模型僅包括四層（7）應(yīng)用層TCP／IP四層參考模型TCP／IP四層參考模型TCP／IP協(xié)議在數(shù)據(jù)傳輸過程中主要完成以下功能：TCP協(xié)議先把數(shù)據(jù)分成若干數(shù)據(jù)報(bào)，并給每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)加上一個(gè)TCP信封（即報(bào)頭），上面寫上數(shù)據(jù)報(bào)的編號(hào)，以便在接收端把數(shù)據(jù)還原成原來的格式。

IP協(xié)議把每個(gè)TCP信封再套上一個(gè)IP信封，在上面寫上接收主機(jī)的地址。有了IP，信封就可以在物理網(wǎng)絡(luò)上傳送數(shù)據(jù)了。IP協(xié)議還具有利用路由算法進(jìn)行路由選擇的功能。上述信封可以通過不同的傳輸途徑（路由）進(jìn)行傳輸，由于路徑不同以及其他原因，可能出現(xiàn)順序顛倒，數(shù)據(jù)丟失，數(shù)據(jù)重復(fù)等問題。這些問題由TCP協(xié)議來處理，它具有檢查和處理錯(cuò)誤的功能，必要時(shí)還可以請求發(fā)送端重發(fā)。TCP／IP協(xié)議在數(shù)據(jù)傳輸過程中主要完成以下功能：TC第四章

牽引供電SCADA系統(tǒng)的通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第二節(jié)牽引供電SCADA系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)基本概念第四章

牽引供電SCADA系統(tǒng)的通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第二節(jié)一．牽引供電SCADA系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)一．牽引供電SCADA系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)牽引供電SCADA系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)要實(shí)現(xiàn)在調(diào)度端計(jì)算機(jī)與被控站系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸，因此它屬于數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的范疇，其任務(wù)是將調(diào)度端的計(jì)算機(jī)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可靠、安全、實(shí)時(shí)地傳送到被控站，同時(shí)，還能將被控站采集的各種現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳送至調(diào)度端，因此要求它具有較高的可靠性、開放性和實(shí)時(shí)性。牽引供電SCADA系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)要實(shí)現(xiàn)在調(diào)度端計(jì)算機(jī)與被控站系牽引供電SCADA系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的基本模型牽引供電SCADA系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的基本模型

對(duì)于牽引供電SCADA系統(tǒng)而言，鐵路通信網(wǎng)絡(luò)僅僅提供遠(yuǎn)動(dòng)信息的物理傳輸線路，可視為一個(gè)透明的傳輸系統(tǒng)而無需考慮它的具體技術(shù)細(xì)節(jié)和實(shí)現(xiàn)方式。但考慮到當(dāng)前新建鐵路，尤其是客運(yùn)專線。高速鐵路的通信骨干網(wǎng)絡(luò)均采用SDH（SynchronousDigitalHierarchy）網(wǎng)絡(luò)對(duì)于牽引供電SCADA系統(tǒng)而言，鐵路通信網(wǎng)絡(luò)僅僅SDH體系是在PDH（準(zhǔn)同步數(shù)字體系）發(fā)展出現(xiàn)許多無法克服的缺陷情況下發(fā)展起來的，如:在PDH體系中，僅有標(biāo)準(zhǔn)化的電接口而沒有標(biāo)準(zhǔn)化的光接口，導(dǎo)致各廠家自行生產(chǎn)不能直接從光到光實(shí)現(xiàn)直通和調(diào)配。對(duì)PDH光線路系統(tǒng)的要求也僅限于光電轉(zhuǎn)換作用，而不能充分發(fā)揮光纖巨大帶寬的傳輸能力，經(jīng)濟(jì)合理性差。兩大不同數(shù)字系列的兼容性問題，以北美、日本為代表的國家或地區(qū)數(shù)字通信體系采用的是CCITT建議的1544kbit／S系，又稱TI系列；以歐洲、中國為代表的則采用的是CCITT建議的2048kbit／S系列，又稱EI系列。這兩個(gè)系列無論是從編碼規(guī)律、幀結(jié)構(gòu)，還是從復(fù)用體系等方面都有著相當(dāng)大的區(qū)別。當(dāng)采用不同體系的國家或地區(qū)之間互通時(shí)，會(huì)造成接口轉(zhuǎn)換與信號(hào)適配上的麻煩。對(duì)數(shù)字通信網(wǎng)的管理能力嚴(yán)重不足。交叉、復(fù)接異常復(fù)雜。SDH體系是在PDH（準(zhǔn)同步數(shù)字體系）發(fā)展出現(xiàn)許多無法克服

SDH體系的特點(diǎn)正是在解決了上述PDH體系所存在的缺陷的基礎(chǔ)上表現(xiàn)出來的它促使數(shù)字通信向著智能化、靈活性、業(yè)務(wù)復(fù)雜性、故障“自愈”性以及可靠性等多方面的要求發(fā)展。SDH體系的特點(diǎn)正是在解決了上述PDH體系所存SDH體系的主要特點(diǎn)具有世界范圍內(nèi)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口，易于不同廠家設(shè)備的互連、互通；有—套標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級(jí)，稱為同步傳送模塊STM-1，STM-4，STM-16，STM-64。網(wǎng)管功能可以十分強(qiáng)大，具有有效的SDH網(wǎng)管和網(wǎng)路動(dòng)態(tài)配置功能。具有非常容易實(shí)現(xiàn)自愈的功能，使故障發(fā)生時(shí)能迅速恢復(fù)。一次到位的同步復(fù)用方式使傳輸系統(tǒng)的硬件品種、數(shù)量減少。既能夠兼容現(xiàn)存的各種PDH系列，又充分考慮到未來發(fā)展需要。SDH體系的主要特點(diǎn)具有世界范圍內(nèi)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口，易于

二．網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)二．網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)牽引供電SCADA通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有如下五種結(jié)構(gòu)：星形、總線形、環(huán)形、樹形，網(wǎng)狀等牽引供電SCADA通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有如下五種結(jié)構(gòu)：星形（1）星形點(diǎn)對(duì)對(duì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)

它以調(diào)度端為中心，分別向各個(gè)被控站節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，一旦在調(diào)度端與被控站節(jié)點(diǎn)間建立連接后，這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間就是一條專用連接線路。這種結(jié)構(gòu)要求調(diào)度端通信節(jié)點(diǎn)的可靠性很高，否則出現(xiàn)故障就會(huì)危及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。星形結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、網(wǎng)絡(luò)控制容易、便于擴(kuò)充；缺點(diǎn)是資源共享不便、工程造價(jià)高。（1）星形點(diǎn)對(duì)對(duì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)它以調(diào)度端為中心，分別向各（2）總線（T）形結(jié)構(gòu)

調(diào)度端經(jīng)過共線信道與被控站相連，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信息都可沿著總線傳輸，并被總線上其它任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)接收，它的傳輸方向是從發(fā)送點(diǎn)向兩端擴(kuò)散傳送，是一種廣播式結(jié)構(gòu)，總線結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是易于擴(kuò)充，可靠性高，一個(gè)節(jié)點(diǎn)損壞，不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)工作，但由于共用一條總線，所以要解決兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向—個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息的碰撞問題。（2）總線（T）形結(jié)構(gòu)調(diào)度端經(jīng)過共線信道與被（3）環(huán)形結(jié)構(gòu)

調(diào)度端通過兩個(gè)通信口與遠(yuǎn)近兩個(gè)被控站相連。系統(tǒng)中每個(gè)被控站兩兩相連依次構(gòu)成一個(gè)環(huán)，每個(gè)被控站向相鄰站發(fā)送數(shù)據(jù)。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于：網(wǎng)絡(luò)通信在某一點(diǎn)故障時(shí)，不會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的通信。除非有兩個(gè)或兩個(gè)以上的線路故障點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)，才可能影響到系統(tǒng)的通信。為了提高環(huán)形通道的可靠性，還可采用雙環(huán)或多環(huán)等冗余措施來解決。此外，環(huán)形通道中當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，可以自動(dòng)旁路，隔離故障點(diǎn)，也使可靠性得到提高。（3）環(huán)形結(jié)構(gòu)調(diào)度端通過兩個(gè)通信口與遠(yuǎn)近兩個(gè)被控（4）樹形結(jié)構(gòu)

樹形結(jié)構(gòu)是—個(gè)分層分支的結(jié)構(gòu)，調(diào)度站一個(gè)分支和節(jié)點(diǎn)故障不影響其他分支和節(jié)點(diǎn)的工作（4）樹形結(jié)構(gòu)樹形結(jié)構(gòu)是—個(gè)分層分支的結(jié)構(gòu)，調(diào)度（5）網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

調(diào)度端和被控站可以組成分散主動(dòng)的網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，無論是來自調(diào)度端還是被控站的報(bào)文由一個(gè)站傳往另—個(gè)站，站傳遞的次序根據(jù)目的地址來進(jìn)行選擇。當(dāng)線路繁忙或出現(xiàn)故障時(shí)，傳輸可以選擇其它的路徑進(jìn)行。網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是一個(gè)節(jié)點(diǎn)有多條路徑可以到達(dá)，可靠性高，但缺點(diǎn)是信道及設(shè)備投資較高。在設(shè)計(jì)通道的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，為了保證通信信道的高可靠性，一般還要考慮通道的備用問題，因此，牽引遠(yuǎn)動(dòng)SCADA系統(tǒng)的通道常采用主、備點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式，主備環(huán)形通道，或主備總線型結(jié)構(gòu)。（5）網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)調(diào)度端和被控站可以組成分散主動(dòng)的網(wǎng)三．通信信道的常用實(shí)現(xiàn)方式三．通信信道的常用實(shí)現(xiàn)方式牽引供電SCADA系統(tǒng)的通信信道主要有三種實(shí)現(xiàn)方式：音頻通道、光纖通道和無線通道。牽引供電SCADA系統(tǒng)的通信信道主要有三種實(shí)現(xiàn)方式：音頻通道（1）音頻線路在早期的牽引供電SCADA系統(tǒng)中，采用的是頻率范圍為300-3400Hz，線路特性阻抗為6000歐的音頻電纜作為通信信道的傳輸介質(zhì)，來連接被控站與通信站或通信機(jī)械室并最后接入鐵路通信系統(tǒng)中。由于音頻通道的傳輸速率較低，且容易受到來自電氣化鐵道的強(qiáng)電磁干擾，在加上因?yàn)殡娎|本身可能存在接地不良、絕緣不佳等問題的困擾，音頻通道的通信質(zhì)量普遍不高，現(xiàn)已逐步被高帶寬、低干擾的光纖通道所取代。（1）音頻線路在早期的牽引供電SCADA系統(tǒng)中，采用的是頻率（2）光纖線路光纖通信是70年代新興起的一門技術(shù)，由于具有寬頻帶、大容量、中繼距離長、抗電磁干擾能力強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，因而獲得了越來越廣泛的應(yīng)用和飛速的發(fā)展。尤其在牽引供電SCADA系統(tǒng)中，它能徹底克服來自電氣化鐵道的強(qiáng)大電磁干擾，因此光纖線路已逐漸取代音頻遠(yuǎn)動(dòng)通道，正成為牽引SCADA系統(tǒng)的主流通信信道。（2）光纖線路光纖通信是70年代新興起的一門技術(shù)，由于具有光纖通信系統(tǒng)由光發(fā)射機(jī)、光纜、光中繼器及光接收機(jī)組成，其組成原理如圖光纖通信系統(tǒng)由光發(fā)射機(jī)、光纜、光中繼器及光接收機(jī)組成，其組成光纖通信系統(tǒng)的基本工作

發(fā)信端把電端機(jī)輸出的電脈沖信號(hào)用于直接調(diào)制光發(fā)射機(jī)內(nèi)的半導(dǎo)體光源（激光器或發(fā)光二級(jí)管），使發(fā)出的光強(qiáng)信號(hào)隨輸入電脈沖的0、1而變化，即當(dāng)電脈沖信號(hào)為0時(shí)，光源不發(fā)光：當(dāng)電脈沖為1信號(hào)時(shí)，光源發(fā)光。該光信號(hào)以一定角度射入光纖的橫截面，在光纖內(nèi)以全反射方式傳輸?shù)绞招哦恕９饨邮諜C(jī)內(nèi)的光檢測器件（光電二極管）檢測到該光信號(hào)后通過定時(shí)再生將之還原為電脈沖信號(hào)。由于光波在光纖中傳輸時(shí)有衰減，所以每隔一定距離要對(duì)光信號(hào)進(jìn)行再生放大。光中繼器的作用就是完成光波信號(hào)的放大、再生。光纖通信系統(tǒng)的基本工作發(fā)信端把電端機(jī)輸出的電脈沖信牽引供電SCADA系統(tǒng)的光纖通信系統(tǒng)包括兩部分一是鐵路通信網(wǎng)絡(luò)的光纖骨干網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)前主要采用SDH同步數(shù)字體系；另一部分是由被控站至通信機(jī)械室、通信站間的光通信系統(tǒng)。牽引供電SCADA系統(tǒng)的光纖通信系統(tǒng)包括兩部分四．主要通信設(shè)備及通信介質(zhì)技術(shù)四．主要通信設(shè)備及通信介質(zhì)技術(shù)（一）調(diào)制解調(diào)器SCADA系統(tǒng)為了利用模擬通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，就必須在數(shù)據(jù)終端與信道之間插入數(shù)字調(diào)制解調(diào)器（MODEM），利用調(diào)制解調(diào)器在數(shù)據(jù)發(fā)送端將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成便于通道傳送的模擬信號(hào)，而在接收端再將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。牽引供電SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信常采用四線頻移鍵控FSK專線調(diào)制解調(diào)器，傳輸速率為1200bps，2400bps。（一）調(diào)制解調(diào)器SCADA系統(tǒng)為了利用模擬通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通（二）路由器

路由器是一種用于連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。這些網(wǎng)絡(luò)可以是幾個(gè)使用不同協(xié)議和體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)（比如互聯(lián)網(wǎng)與局域網(wǎng)），可以是幾個(gè)不同網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)（比如大型互聯(lián)網(wǎng)中不同部門的網(wǎng)絡(luò)）。（二）路由器路由器是一種用于連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)

路由器可以用于連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)和多種傳輸介質(zhì)，適用于復(fù)雜和大型的網(wǎng)絡(luò)互連，除了用于局部網(wǎng)之間的互連外，路由器也用于實(shí)現(xiàn)局部網(wǎng)和廣域網(wǎng)的互連。路由器可以用于連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)和多種傳輸介質(zhì)，適用于復(fù)路由器的主要工作就是為經(jīng)過路由器的每個(gè)數(shù)據(jù)幀尋找一條最佳傳輸路徑，并將該數(shù)據(jù)有效地傳送到目的站點(diǎn)。為了完成這項(xiàng)工作，在路由器中保存著各種傳輸路徑的相關(guān)數(shù)據(jù)——路徑表路徑表可以是由系統(tǒng)管理員固定設(shè)置好的，也可以由系統(tǒng)動(dòng)態(tài)修改，可以由路由器自動(dòng)調(diào)整，也可以由主機(jī)控制。路由器的主要工作就是為經(jīng)過路由器的每個(gè)數(shù)據(jù)幀尋找一條最佳傳輸

（1）靜態(tài)路徑表由系統(tǒng)管理員事先設(shè)置好固定的路徑表稱之為靜態(tài)（static）路徑表，一般是在系統(tǒng)安裝時(shí)就根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的配置情況預(yù)先設(shè)定，它不會(huì)隨未來網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改變而改變。（2）動(dòng)態(tài)路徑表動(dòng)態(tài)（Dynamic）路徑表是路由器根據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行情況而自動(dòng)調(diào)整的路徑表。路由器根據(jù)路由選擇協(xié)議（RoutingProtocol）提供的功能，自動(dòng)學(xué)習(xí)和記憶網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況，在需要時(shí)自動(dòng)計(jì)算數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴崖窂?。?）靜態(tài)

在牽引供電SCADA系統(tǒng)中，當(dāng)采用光纖數(shù)字通信系統(tǒng)時(shí)，通常利用路由器實(shí)現(xiàn)調(diào)度端、被控站與通信網(wǎng)絡(luò)的互連。在牽引供電SCADA系統(tǒng)中，當(dāng)采用光纖數(shù)字通（三）光端機(jī)在牽引供電SCADA系統(tǒng)中，通常采用PDH光端機(jī)直接通過2M光纖傳輸鏈路接入鐵路主干通信網(wǎng)。PDH光端機(jī)是將多個(gè)速率為2.048Mbps的E1信號(hào)變成光信號(hào)并傳輸?shù)脑O(shè)備，PDH光端是小容量的光端機(jī)，一般是成對(duì)應(yīng)用，也叫點(diǎn)到點(diǎn)應(yīng)用（三）光端機(jī)在牽引供電SCADA系統(tǒng)中，通常采用PDH光端機(jī)（四）通信介質(zhì)雙絞線同軸電纜光纜無線信道（四）通信介質(zhì)雙絞線第四章

牽引供電SCADA系統(tǒng)的通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第三節(jié)現(xiàn)場總線技術(shù)第四章

牽引供電SCADA系統(tǒng)的通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第三節(jié)

現(xiàn)代化工業(yè)的不斷進(jìn)步，使得許多傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置等現(xiàn)場設(shè)備，通過內(nèi)置CPU控制器實(shí)現(xiàn)智能化控制。對(duì)于這些智能現(xiàn)場設(shè)備增加一個(gè)串行數(shù)據(jù)接口(如RS一232／485)有了這樣的接口，控制器就可以按其規(guī)定協(xié)議，通過串行通信方式完成對(duì)現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)控。如果全部或大部分現(xiàn)場設(shè)備都具有串行通信接口并具有統(tǒng)一的通信協(xié)議，控制器只需一根通信電纜就可將分散的現(xiàn)場設(shè)備連接，完成對(duì)所有現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)控，這就是現(xiàn)場總線技術(shù)的初始想法?，F(xiàn)代化工業(yè)的不斷進(jìn)步，使得許多傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過總線通信，從現(xiàn)場采集的大量信息和數(shù)據(jù)被快速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地上傳到監(jiān)控中心，同時(shí)由監(jiān)控中心下達(dá)的控制命令也被準(zhǔn)確無誤地發(fā)送到控制單元，及時(shí)采取措施避免事故發(fā)生。傳輸高效、通信可靠、接口靈活的現(xiàn)場總線為信息繁雜、組態(tài)靈活、運(yùn)行高速的分散式變電所自動(dòng)化系統(tǒng)提供了通信上的保證，同時(shí)選擇不同的通信方式、選擇不同的現(xiàn)場總線也相應(yīng)決定了整個(gè)變電所自動(dòng)化系統(tǒng)的不同特點(diǎn)?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)既是一個(gè)開放通信網(wǎng)絡(luò)，又是一種全分布控制系統(tǒng)。它作為智能設(shè)備的聯(lián)系紐帶，把掛接在總線上、作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的智能設(shè)備連接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并進(jìn)一步構(gòu)成自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基本控制、補(bǔ)償計(jì)算、參數(shù)修改、報(bào)警、顯示、監(jiān)控、優(yōu)化及控管一體化的綜合自動(dòng)化功能。通過總線通信，從現(xiàn)場采集的大量信息和數(shù)據(jù)被快速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地

現(xiàn)場總線具有集成性、開放性、重用性、智能性、分散性和適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn),，能有效地節(jié)省投資，減少安裝設(shè)備費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用，提高系統(tǒng)可靠性和可操作性?，F(xiàn)場總線具有集成性、開放性、重用性、智能性一、現(xiàn)場總線的種類PROFIBUS現(xiàn)場總線CAN現(xiàn)場總線LonWorks總線一、現(xiàn)場總線的種類PROFIBUS現(xiàn)場總線二、現(xiàn)場總線與其他通信方式的比較二、現(xiàn)場總線與其他通信方式的比較間隔層通信方式的比較表間隔層通信方式的比較表

現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)技術(shù)是較理想的通信方式，但目前現(xiàn)場總線技術(shù)仍是問隔層通信方式的首選，理由如下變電站間隔層通信信息量有限，以太網(wǎng)的優(yōu)勢在這一層次表現(xiàn)不充分。按照LonWorks網(wǎng)絡(luò)的指標(biāo)，采用雙絞線介質(zhì)或光纖介質(zhì)，通信速率可以達(dá)到1．25Mbit／s。這一速率可保證30個(gè)保護(hù)同時(shí)動(dòng)作時(shí)，所有的數(shù)據(jù)不丟失，并在2s之內(nèi)全部傳送到目的地址并在后臺(tái)畫面上有相應(yīng)的反應(yīng)。而根據(jù)理論分析，以太網(wǎng)在這種情況下，對(duì)指標(biāo)并不會(huì)有太大的改善，因?yàn)橐蕴W(wǎng)擅長的是大容量數(shù)據(jù)和長數(shù)據(jù)幀的傳輸。以太網(wǎng)連接目前需要的接El設(shè)備較復(fù)雜，采用電連接傳輸?shù)木嚯x相對(duì)現(xiàn)場總線也小得多?，F(xiàn)場總線在網(wǎng)絡(luò)器件方面的要求相對(duì)于以太網(wǎng)絡(luò)也簡單，一般在本設(shè)備上就可以實(shí)現(xiàn)接口技術(shù)?，F(xiàn)場總線和以太網(wǎng)技術(shù)是較理想的通信方式，但目現(xiàn)場總線結(jié)尾現(xiàn)場總線結(jié)尾第四章

牽引供電SCADA系統(tǒng)的通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第四節(jié)典型應(yīng)用案例第四章

牽引供電SCADA系統(tǒng)的通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第四節(jié)一．變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通信的內(nèi)容一．變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通信的內(nèi)容

變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通信包括兩個(gè)方面的內(nèi)容一是變電所內(nèi)部各部分之間的信息傳遞，如保護(hù)動(dòng)作信號(hào)傳遞給中央信號(hào)系統(tǒng)報(bào)警；二是變電所與操作控制中心的信息傳遞，即遠(yuǎn)動(dòng)通信。在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，其通信功能包括變電所內(nèi)部的通信和自動(dòng)化系統(tǒng)與上級(jí)調(diào)度的通信兩部分。變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通信包括兩個(gè)方面(一)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)與上級(jí)調(diào)度的通信

變電所綜合自動(dòng)化將站內(nèi)繼電保護(hù)、監(jiān)控系統(tǒng)、信號(hào)采集、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)等結(jié)合為一個(gè)整體，將變電所的二次設(shè)備經(jīng)過功能組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全變電所的主要設(shè)備和輸、配電的自動(dòng)監(jiān)視、測量、自動(dòng)控制和微機(jī)保護(hù)以及與調(diào)度通信等綜合性的自動(dòng)化功能。(一)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)與上級(jí)調(diào)度的通信變電所綜(二)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)場級(jí)通信

綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)場級(jí)通信，主要解決綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)與上位機(jī)(監(jiān)控主機(jī))之間的數(shù)據(jù)通信和信息交換問題，其通信范圍是在變電所內(nèi)部。對(duì)于集中組屏的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)來說，實(shí)際是在主控室內(nèi)部；對(duì)于分散安裝的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)來說，其通信范圍擴(kuò)大至主控室與子系統(tǒng)的安裝地(如斷路器屏柜間)，通信距離加長了。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)場級(jí)的通信方式有并行數(shù)據(jù)通信、串行數(shù)據(jù)通信、局域網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場總線等。(二)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)場級(jí)通信綜合自動(dòng)化分層分布式自動(dòng)化系統(tǒng)中需要傳輸?shù)男畔⒂腥缦聨追N設(shè)備層與間隔層(單元層)間的信息交換間隔層內(nèi)部的信息交換間隔層之間的通信間隔層和變壓所層的通信分層分布式自動(dòng)化系統(tǒng)中需要傳輸?shù)男畔⒂腥缦聨追N設(shè)備層與間隔層1．設(shè)備層與間隔層(單元層)間的信息交換

間隔層中的信息交換主要來源于間隔層中的控制、測量、保護(hù)等單元，大多數(shù)需要從設(shè)備層通過電壓和電流互感器，采集正常和事故情況下的電壓值和電流值，采集設(shè)備的狀態(tài)信息和故障診斷信息，這些信息包括：斷路器和隔離開關(guān)位置、主變壓器分接頭位置，變壓器、互感器、避雷器的診斷信息以及斷路器操作信息等。1．設(shè)備層與間隔層(單元層)間的信息交換2．間隔層內(nèi)部的信息交換

同一個(gè)間隔層內(nèi)部的信息交換主要有保護(hù)、控制、監(jiān)視、測量數(shù)據(jù)，如測量數(shù)據(jù)、斷路器狀態(tài)、變壓器的運(yùn)行狀態(tài)、電源同步采樣信息等。3．間隔層之間的通信

不同問隔層之間的數(shù)據(jù)交換有主、后備繼電保護(hù)工作狀態(tài)、互鎖，相關(guān)保護(hù)動(dòng)作閉鎖、電壓無功綜合控制裝置工作狀態(tài)等信息。2．間隔層內(nèi)部的信息交換4．間隔層和變壓所層的通信(1)測量及狀態(tài)信息。正常和事故情況下的測量值，斷路器、隔離開關(guān)、主變壓器分接開關(guān)位置、各間隔層運(yùn)行狀態(tài)、保護(hù)動(dòng)作信息等。(2)操作信息。斷路器和隔離開關(guān)的分、合命令，主變壓器分接頭位置的調(diào)節(jié)，自動(dòng)裝置的投入與退出等。(3)參數(shù)信息。微機(jī)保護(hù)和自動(dòng)裝置的整定值等。4．間隔層和變壓所層的通信5．變電所層的內(nèi)部通信

綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)具有與電力系統(tǒng)調(diào)度中心通信的功能，不另設(shè)獨(dú)立的RTU裝置，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的上位機(jī)(集中管理機(jī))必須兼有RTU的全部功能。把變電所需要測量的模擬量、電能量、狀態(tài)信息和SOE(事故順序記錄)等類信息傳送至調(diào)度中心，這些信息是變電所和調(diào)度中心共用的。5．變電所層的內(nèi)部通信綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)具有與電力系統(tǒng)調(diào)度中(三)信息傳輸響應(yīng)速度的要求1．經(jīng)常傳輸?shù)谋O(jiān)視信息對(duì)變電所運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視，需要采集母線電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、零序電壓、頻率等參數(shù)，這類信息需要經(jīng)常傳送，響應(yīng)時(shí)間需滿足SCADA系統(tǒng)的要求，一般不宜大于2s。．對(duì)有功電能量和無功電能量的計(jì)量用信息，傳送的時(shí)間問隔可以較長，傳送的優(yōu)先級(jí)可以較低。對(duì)于變電所層數(shù)據(jù)庫的刷新，可以采用定時(shí)召喚方式，定時(shí)采集斷路器的狀態(tài)信息、繼電保護(hù)裝置和自動(dòng)裝置投入和退出的工作狀態(tài)信息。(三)信息傳輸響應(yīng)速度的要求1．經(jīng)常傳輸?shù)谋O(jiān)視信息2．突發(fā)事件產(chǎn)生的信息

(1)系統(tǒng)發(fā)生事故的情況下，需要快速響應(yīng)的信息，例如：事故時(shí)斷路器的位置信號(hào)，這種信號(hào)要求傳輸時(shí)延最小，優(yōu)先級(jí)最高。(2)正常操作時(shí)的狀態(tài)變化信息(如斷路器狀態(tài)變化)要求立即傳送，傳輸響應(yīng)時(shí)間要小，自動(dòng)裝置和保護(hù)裝置的投入和退出信息，要及時(shí)傳送。(3)故障情況下，繼電保護(hù)動(dòng)作的狀態(tài)信息和事件順序記錄，這些信息作為事故后分析事故之用，不需要立即傳送，待事故處理完再送即可。2．突發(fā)事件產(chǎn)生的信息

(1)系統(tǒng)發(fā)生事故的情況下，需要快速(4)故障時(shí)的故障錄波，帶時(shí)標(biāo)的擾動(dòng)記錄的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)量大，傳輸時(shí)占用時(shí)間長，也不必立即傳送。(5)控制命令、升降命令、繼電保護(hù)和自動(dòng)設(shè)備的投入和退出命令，修改定值命令的傳輸不是固定的，傳輸?shù)臅r(shí)間間隔比較長。(6)在高壓電氣設(shè)備內(nèi)裝設(shè)的智能傳感器和智能執(zhí)行器，可以高速地和自動(dòng)化系統(tǒng)間隔層的設(shè)備交換數(shù)據(jù)，這些信息的傳輸速率取決于正常狀態(tài)時(shí)對(duì)模擬量的采樣速率以及故障情況下快速傳輸?shù)臓顟B(tài)量。(4)故障時(shí)的故障錄波，帶時(shí)標(biāo)的擾動(dòng)記錄的數(shù)據(jù)，這些

二．變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通信的特點(diǎn)與要求二．變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通信的特點(diǎn)與要求

變電所的特殊環(huán)境和綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的要求使變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)具有以下特點(diǎn)和要求。快速的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力很高的可靠性優(yōu)良的電磁兼容性能分層式結(jié)構(gòu)變電所的特殊環(huán)境和綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的要求使變電三．典型應(yīng)用案例三．典型應(yīng)用案例（一）2M數(shù)字環(huán)形通道（一）2M數(shù)字環(huán)形通道2M數(shù)字環(huán)形通道實(shí)現(xiàn)方案的主要特點(diǎn)骨干網(wǎng)絡(luò)采用單環(huán)結(jié)構(gòu)，骨干SDH網(wǎng)絡(luò)具備環(huán)形自愈功能在通信機(jī)械室和被控站間配置一對(duì)光端機(jī)采用路由器實(shí)現(xiàn)與EI通道的接口無論是調(diào)度端還是被控站的通信接口設(shè)備均采用以太網(wǎng)接口通信規(guī)約采用網(wǎng)絡(luò)化的IEC60870-5-104標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約基于2M數(shù)字環(huán)形通道的結(jié)構(gòu)現(xiàn)已成為牽引供電SCADA系統(tǒng)的主流配置2M數(shù)字環(huán)形通道實(shí)現(xiàn)方案的主要特點(diǎn)骨干網(wǎng)絡(luò)采用單環(huán)結(jié)構(gòu)，骨干（二）層次型通道結(jié)構(gòu)（二）層次型通道結(jié)構(gòu)層次型通道實(shí)現(xiàn)方案的主要特點(diǎn)1）牽引供電SCADA系統(tǒng)采用2級(jí)環(huán)形通道結(jié)構(gòu)；2）變電所、分區(qū)所、開閉所構(gòu)成第一級(jí)主干環(huán)形網(wǎng)絡(luò)；3）在各車站設(shè)有監(jiān)控接觸網(wǎng)隔離開關(guān)的監(jiān)控系統(tǒng)RTU2，—個(gè)區(qū)間的所有RTU2通過環(huán)形通道接入變電所。層次型通道實(shí)現(xiàn)方案的主要特點(diǎn)1）牽引供電SCADA第四章

牽引供電SCADA系統(tǒng)的通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第一節(jié)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第四章

牽引供電SCADA系統(tǒng)的通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第一節(jié)一．?dāng)?shù)字通信數(shù)字通信系統(tǒng)是指在通信系統(tǒng)中所傳輸?shù)氖嵌M(jìn)制或多進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的一種通信方式。它的主要特點(diǎn)就是在調(diào)制之前要經(jīng)過兩次編碼，相應(yīng)地，在接收解調(diào)后也要經(jīng)過兩次譯碼。一．?dāng)?shù)字通信數(shù)字通信系統(tǒng)是指在通信系統(tǒng)中所傳輸?shù)氖嵌M(jìn)制或多數(shù)字通信系統(tǒng)的模型框圖數(shù)字通信系統(tǒng)的模型框圖與模擬通信相比，數(shù)字通信具有抗干擾能力強(qiáng)、差錯(cuò)可控、易于保密、靈活性高、易于與各種終端設(shè)備接口等特點(diǎn)，已成為當(dāng)代通信技術(shù)的主流。與模擬通信相比，數(shù)字通信具有抗干擾能力強(qiáng)、差錯(cuò)可控、易于保密隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合緊密的日益緊密，在通信又產(chǎn)生了一個(gè)分支，即數(shù)據(jù)通信所謂數(shù)據(jù)通信是指信源本身發(fā)出的就是數(shù)字形式的消息，如電報(bào)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)及指令等。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)框圖與數(shù)字通信系統(tǒng)類似，但它與數(shù)字通信系統(tǒng)之間最大的不同在于，其信源發(fā)出的信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，無需經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換，而只需考慮對(duì)信源進(jìn)行壓縮編碼措施以降低信源的冗余度，提高有效性隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合緊密的日益緊密

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的信道可以是模擬的也可以是數(shù)字的，但隨著數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的增長，以及對(duì)通信速率要求的不斷提高，數(shù)據(jù)通信的信道越來越傾向于寬帶化、高速率化。因此，數(shù)據(jù)通信和數(shù)字通信是密不可分的也可以說，數(shù)字通信是數(shù)據(jù)通信的技術(shù)基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)通信是數(shù)字通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的信道可以是模擬的也可以是數(shù)字的，但隨著數(shù)據(jù)二．通信規(guī)約

為了保證通信雙方能正確、有效、可靠地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在通信的發(fā)送和接收的過程中有一系列的規(guī)定，以約束雙方進(jìn)行正確、協(xié)調(diào)的工作，這些規(guī)定稱為數(shù)據(jù)傳輸控制規(guī)程，簡稱為通信規(guī)約二．通信規(guī)約為了保證通信雙方能正確、有效、可靠地1．通信規(guī)約的基本概念采用數(shù)字式通信技術(shù)，遠(yuǎn)動(dòng)裝置將信息轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼，進(jìn)行運(yùn)算處理并按照某種通信規(guī)則(規(guī)約)進(jìn)行包裝后，通過模擬信道或數(shù)字信道進(jìn)行傳輸；遵循同一種規(guī)則(規(guī)約)對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)和解包，然后進(jìn)行處理。這里的規(guī)則就是通信規(guī)約。通信規(guī)約不但幫助通信的雙方理解數(shù)據(jù)的含義，還幫助檢查數(shù)據(jù)在傳輸過程中是否出錯(cuò)，即通信校驗(yàn)，如果檢驗(yàn)正確由應(yīng)用程序進(jìn)行處理，如果校驗(yàn)錯(cuò)誤，則丟棄或要求重傳。1．通信規(guī)約的基本概念采用數(shù)字式通信技術(shù)，遠(yuǎn)動(dòng)裝置將信息轉(zhuǎn)換2．通信規(guī)約特點(diǎn)遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約主要是面向電力自動(dòng)化應(yīng)用，屬于應(yīng)用層的內(nèi)容，很少涉及其他層次。但是，最近幾年新出臺(tái)的遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約，也包含低層協(xié)議的內(nèi)容。而網(wǎng)絡(luò)協(xié)議則涉及的層次比較多，包含的內(nèi)容也比較復(fù)雜。遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約為了簡單起見，一般采用面向字符的編碼方式；而網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議一般采用面向位的編碼方式，因此，更靈活、方便，功能更強(qiáng)大。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議一般采用競爭或令牌方式進(jìn)行介質(zhì)訪問，而遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約一般采用查詢或循環(huán)方式，效率較低。校驗(yàn)方式：遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約一般采用較簡單的校驗(yàn)方式，若傳輸幀出錯(cuò)后，一般要求重發(fā)。通信協(xié)議每一幀中網(wǎng)絡(luò)開銷豐富(即管理功能強(qiáng))，而遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約則比較簡單而且易于實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可以作為遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約的“載體”，從而使得遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)能夠在復(fù)雜的通信網(wǎng)絡(luò)中傳輸，例如，利用TCP/IP協(xié)議將遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)“打包”，遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)就可以在Internet或Intranet上傳輸。2．通信規(guī)約特點(diǎn)遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約主要是面向電力自動(dòng)化應(yīng)用，屬于應(yīng)3.循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約（CDT）CDT規(guī)約在CDT方式中，發(fā)端將要發(fā)送的信息分組后，按雙方約定的規(guī)則編成幀，從一幀的開頭至結(jié)尾依次向收端發(fā)送。全幀信息傳送完畢后，又從頭至尾傳送。這種傳送方式實(shí)際上是發(fā)端周期性的傳送信息幀給收端，不要求收端給予回答，收端只是被動(dòng)地接收。CDT規(guī)定電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)中循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約的功能、幀結(jié)構(gòu)、信息字結(jié)構(gòu)相傳輸規(guī)則等。CDT適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的遠(yuǎn)動(dòng)通道結(jié)構(gòu)及以循環(huán)字節(jié)同步方式傳送遠(yuǎn)動(dòng)信息的遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備與系統(tǒng)，也適用于調(diào)度所間以循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)動(dòng)信息的系統(tǒng)。3.循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約（CDT）CDT規(guī)約在CDT方式中，發(fā)端CDT規(guī)約的優(yōu)點(diǎn)對(duì)通道要求不高，響應(yīng)速度快，允許存在多個(gè)主站。由于不斷上報(bào)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，即使發(fā)生暫時(shí)通信失敗丟失一些數(shù)據(jù)，當(dāng)通信恢復(fù)正常后，被丟失的信息仍有機(jī)會(huì)上報(bào)，而不致造成顯著危害，因此這種規(guī)約對(duì)通道的要求不高，適合于在我國質(zhì)量比較差的通道環(huán)境下使用。采用信息字校驗(yàn)的方式，將整幀信息化整為零，當(dāng)某個(gè)字符出錯(cuò)時(shí)，只需丟棄相應(yīng)的信息字即可，而其他校驗(yàn)正確的信息字就可以接收處理，大大提高了傳輸數(shù)據(jù)的利用率，從而更加適合于在我國質(zhì)量比較差的通道環(huán)境下使用。采用遙信變位優(yōu)先插人傳送的方式，大大提高了事故傳送的相應(yīng)速度，可以傳送更大容量遙信和遙測信息。CDT規(guī)約的優(yōu)點(diǎn)對(duì)通道要求不高，響應(yīng)速度快，允許存在多個(gè)主CDT規(guī)約的缺點(diǎn)必須采用雙工通道，只能采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式連接。由于采用現(xiàn)場數(shù)據(jù)不斷循環(huán)上報(bào)的策略，主機(jī)工作負(fù)荷大，對(duì)一般遙測量變化的響應(yīng)速度慢。CDT方式不了解調(diào)度端的接收情況和要求，只適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通道結(jié)構(gòu)，對(duì)總線形或環(huán)形通道不適用循環(huán)傳輸。CDT規(guī)約的缺點(diǎn)必須采用雙工通道，只能采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式連接。4．Pollin9規(guī)約Pollin9規(guī)約規(guī)定了電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA)中主站和子站(遠(yuǎn)動(dòng)終端)之問以問答方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸母袷?、鏈路層的傳輸?guī)則、服務(wù)用語、應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、應(yīng)用數(shù)據(jù)編碼、應(yīng)用功能和報(bào)文格式。適用于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、多個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、多點(diǎn)共線、多點(diǎn)環(huán)形和多點(diǎn)星形網(wǎng)絡(luò)配置的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中，可以是雙工或半雙工的通信。4．Pollin9規(guī)約Pollin9規(guī)約規(guī)定了電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集Pollin9規(guī)約的特點(diǎn)RTU有問必答，當(dāng)RTU收到主機(jī)查詢命令后，必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)應(yīng)答，否則視為本次通信失敗。RTU無問不答，當(dāng)RTU未收到主機(jī)查詢命令時(shí)，絕對(duì)不允許主動(dòng)上報(bào)信息。

PoHin9方式的主要特征是主控端發(fā)“查詢”命令，受控端響應(yīng)后傳輸數(shù)，因此傳輸信息的主動(dòng)權(quán)在主控端。采用單工通道就可實(shí)現(xiàn)兩端問問答式傳遞信息的功能。Pollin9規(guī)約的特點(diǎn)RTU有問必答，當(dāng)RTU收到主機(jī)查Portin9規(guī)約的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)答式規(guī)約允許多臺(tái)RTU以共線的方式共用一個(gè)通道，這樣有助于節(jié)省通道，提高通道占用率。對(duì)于區(qū)域工作站和為數(shù)眾多的RTU通信的情形，這種方式是很合適的。應(yīng)答式規(guī)約采用變化信息傳送策略，從而大大壓縮了數(shù)據(jù)塊的長度，提高了數(shù)據(jù)傳送速度。應(yīng)答式規(guī)約既可以采用全雙工通道，也可以采用半雙工的通道；既可以采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式，又可以采用一點(diǎn)多址或環(huán)形結(jié)構(gòu)，因此通道適應(yīng)性強(qiáng)。Portin9規(guī)約的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)答式規(guī)約允許多臺(tái)RTU以共線的方Pollin9的主要缺點(diǎn)由于不允許主動(dòng)上報(bào)，應(yīng)答式規(guī)約對(duì)事故的響應(yīng)速度慢，尤其是當(dāng)通道的傳輸速率較低的情形(如采用配電線載波通信時(shí))，這個(gè)問題會(huì)更突出。由于采用變化信息傳送策略，應(yīng)答式規(guī)約對(duì)通道的要求較高，因?yàn)橐淮瓮ㄐ攀?huì)帶來比較大的損失。應(yīng)答式規(guī)約往往來用整幀校驗(yàn)的方式。SCl801規(guī)約的容量較小，Modbus規(guī)約的對(duì)時(shí)間隔太短，這些不足均給使用帶來較大困難。應(yīng)答式規(guī)約一般僅允許多個(gè)從站和一個(gè)主站間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。受控端的緊急信息不能及時(shí)傳給主控端，因此在實(shí)際應(yīng)用中，要做一些靈活處理，例如對(duì)于遙信變位，子站RTU要主動(dòng)上送。Pollin9的主要缺點(diǎn)由于不允許主動(dòng)上報(bào)，應(yīng)答式規(guī)約對(duì)事三．通信網(wǎng)通信網(wǎng)就是在一定范圍內(nèi)以通信設(shè)備和交換設(shè)備為點(diǎn)，以傳輸設(shè)備為線，按一定順序點(diǎn)線相連形成的有機(jī)組合的系統(tǒng)構(gòu)成通信網(wǎng)的基本要素有終端設(shè)備、傳輸鏈路和交換設(shè)備

終端設(shè)備示通信網(wǎng)中的源點(diǎn)和終點(diǎn)，其主要功能是在于將輸入的信息變換成易于在信道中傳輸?shù)男盘?hào)，并參與控制由通信工作。傳輸鏈路是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的連接媒介，也是信息傳輸?shù)耐ǖ?。它由傳送信?hào)的通信介質(zhì)和各種通信裝置組成交換設(shè)備的實(shí)質(zhì)就是交換機(jī)，它是通信網(wǎng)絡(luò)的核心。其基本功能有交換、控制、管理及執(zhí)行等。三．通信網(wǎng)通信網(wǎng)就是在一定范圍內(nèi)以通信設(shè)備和交換設(shè)備為點(diǎn)，以通信網(wǎng)分類按照運(yùn)營方式分，有公用網(wǎng)和專用網(wǎng)按業(yè)務(wù)范圍分，可分為電話網(wǎng)、電報(bào)網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、有線電視網(wǎng)、無線網(wǎng)和ISDN網(wǎng)等通信網(wǎng)分類按照運(yùn)營方式分，有公用網(wǎng)和專用網(wǎng)四．?dāng)?shù)據(jù)通信網(wǎng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，亦稱計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)，主要是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)或數(shù)據(jù)終端與計(jì)算機(jī)間的通信而建立的網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按照網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍可分為有局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork--LAN），廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork--WAN），和城域網(wǎng)（MetropolitanAreaNetwork--MAN）四．?dāng)?shù)據(jù)通信網(wǎng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，五．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連為了保證各網(wǎng)絡(luò)與設(shè)備有良好的互通性，國際化標(biāo)準(zhǔn)組織ISO（InternationalStandardsOrganization）制定了開放系統(tǒng)互連OSI（OpensystemInterconnect）的七層參考模型五．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連為了保證各網(wǎng)絡(luò)與設(shè)備有良好的互通性，國際ISO／OSI的七層模型ISO／OSI的七層模型7層協(xié)議分為低層協(xié)議及高層協(xié)議，低層協(xié)議是面向通信功能的協(xié)議，物理層、鏈路層及網(wǎng)絡(luò)層為低層協(xié)議，其余為高層協(xié)議。7層協(xié)議分為低層協(xié)議及高層協(xié)議，低層協(xié)議是面（1）物理層物理層與通信媒介直接連接，其功能是提供為建立維護(hù)和拆除物理鏈路所需的機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性，以保證比特流的透明傳輸。（2）數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層主要負(fù)責(zé)鏈路的建立、維持和拆除，并在兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)的線路上，將網(wǎng)絡(luò)層送來的信息組成幀傳送，每一幀包括一定數(shù)量的數(shù)據(jù)和必要的控制信息。為了保證數(shù)據(jù)幀的可靠傳輸，數(shù)據(jù)鏈路層還具有差錯(cuò)控制功能；同時(shí)，數(shù)據(jù)鏈路層還具備簡單的流量控制功能，以防止接收緩存容量不夠而產(chǎn)生溢出。（1）物理層（2）數(shù)據(jù)鏈路層（3）網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層將高層傳送下來的數(shù)據(jù)打包，再進(jìn)行必要的路由選擇、差錯(cuò)控制、流量控制一級(jí)順序檢測等處理，是發(fā)送方傳輸層所傳下來的數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確無誤地按照地址傳送到目的地址，并交付給目的站的傳輸層。（4）傳輸層傳輸層位于OSI中的第四層，它是銜接通信子網(wǎng)（由物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層構(gòu)成）和資源子網(wǎng)（包含會(huì)話層、表示層及應(yīng)用層）的橋梁。（3）網(wǎng)絡(luò)層（4）傳輸層（5）會(huì)話層會(huì)話層允許不同主機(jī)上的各種進(jìn)程之間進(jìn)行會(huì)話。傳輸層是主機(jī)到主機(jī)的層次，而會(huì)話層是進(jìn)程到進(jìn)程之間的層次。（6）表示層表示層主要解決用戶信息的語法表示問題，它向應(yīng)用層提供服務(wù)，主要完成數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、格式化和壓縮、加密解密等操作。（5）會(huì)話層（7）應(yīng)用層應(yīng)用層是開放系統(tǒng)互連環(huán)境的最高層，它是直接面向用戶以滿足用戶不同需求的，是唯一面向應(yīng)用程序提供服務(wù)的層。Internet及TCP／IP協(xié)議與OSI／ISO的七層參考模型相比，TCP／IP參考模型僅包括四層（7）應(yīng)用層TCP／IP四層參考模型TCP／IP四層參考模型TCP／IP協(xié)議在數(shù)據(jù)傳輸過程中主要完成以下功能：TCP協(xié)議先把數(shù)據(jù)分成若干數(shù)據(jù)報(bào)，并給每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)加上一個(gè)TCP信封（即報(bào)頭），上面寫上數(shù)據(jù)報(bào)的編號(hào)，以便在接收端把數(shù)據(jù)還原成原來的格式。

IP協(xié)議把每個(gè)TCP信封再套上一個(gè)IP信封，在上面寫上接收主機(jī)的地址。有了IP，信封就可以在物理網(wǎng)絡(luò)上傳送數(shù)據(jù)了。IP協(xié)議還具有利用路由算法進(jìn)行路由選擇的功能。上述信封可以通過不同的傳輸途徑（路由）進(jìn)行傳輸，由于路徑不同以及其他原因，可能出現(xiàn)順序顛倒，數(shù)據(jù)丟失，數(shù)據(jù)重復(fù)等問題。這些問題由TCP協(xié)議來處理，它具有檢查和處理錯(cuò)誤的功能，必要時(shí)還可以請求發(fā)送端重發(fā)。TCP／IP協(xié)議在數(shù)據(jù)傳輸過程中主要完成以下功能：TC第四章

牽引供電SCADA系統(tǒng)的通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第二節(jié)牽引供電SCADA系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)基本概念第四章

牽引供電SCADA系統(tǒng)的通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第二節(jié)一．牽引供電SCADA系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)一．牽引供電SCADA系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)牽引供電SCADA系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)要實(shí)現(xiàn)在調(diào)度端計(jì)算機(jī)與被控站系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸，因此它屬于數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的范疇，其任務(wù)是將調(diào)度端的計(jì)算機(jī)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可靠、安全、實(shí)時(shí)地傳送到被控站，同時(shí)，還能將被控站采集的各種現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳送至調(diào)度端，因此要求它具有較高的可靠性、開放性和實(shí)時(shí)性。牽引供電SCADA系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)要實(shí)現(xiàn)在調(diào)度端計(jì)算機(jī)與被控站系牽引供電SCADA系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的基本模型牽引供電SCADA系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的基本模型

對(duì)于牽引供電SCADA系統(tǒng)而言，鐵路通信網(wǎng)絡(luò)僅僅提供遠(yuǎn)動(dòng)信息的物理傳輸線路，可視為一個(gè)透明的傳輸系統(tǒng)而無需考慮它的具體技術(shù)細(xì)節(jié)和實(shí)現(xiàn)方式。但考慮到當(dāng)前新建鐵路，尤其是客運(yùn)專線。高速鐵路的通信骨干網(wǎng)絡(luò)均采用SDH（SynchronousDigitalHierarchy）網(wǎng)絡(luò)對(duì)于牽引供電SCADA系統(tǒng)而言，鐵路通信網(wǎng)絡(luò)僅僅SDH體系是在PDH（準(zhǔn)同步數(shù)字體系）發(fā)展出現(xiàn)許多無法克服的缺陷情況下發(fā)展起來的，如:在PDH體系中，僅有標(biāo)準(zhǔn)化的電接口而沒有標(biāo)準(zhǔn)化的光接口，導(dǎo)致各廠家自行生產(chǎn)不能直接從光到光實(shí)現(xiàn)直通和調(diào)配。對(duì)PDH光線路系統(tǒng)的要求也僅限于光電轉(zhuǎn)換作用，而不能充分發(fā)揮光纖巨大帶寬的傳輸能力，經(jīng)濟(jì)合理性差。兩大不同數(shù)字系列的兼容性問題，以北美、日本為代表的國家或地區(qū)數(shù)字通信體系采用的是CCITT建議的1544kbit／S系，又稱TI系列；以歐洲、中國為代表的則采用的是CCITT建議的2048kbit／S系列，又稱EI系列。這兩個(gè)系列無論是從編碼規(guī)律、幀結(jié)構(gòu)，還是從復(fù)用體系等方面都有著相當(dāng)大的區(qū)別。當(dāng)采用不同體系的國家或地區(qū)之間互通時(shí)，會(huì)造成接口轉(zhuǎn)換與信號(hào)適配上的麻煩。對(duì)數(shù)字通信網(wǎng)的管理能力嚴(yán)重不足。交叉、復(fù)接異常復(fù)雜。SDH體系是在PDH（準(zhǔn)同步數(shù)字體系）發(fā)展出現(xiàn)許多無法克服

SDH體系的特點(diǎn)正是在解決了上述PDH體系所存在的缺陷的基礎(chǔ)上表現(xiàn)出來的它促使數(shù)字通信向著智能化、靈活性、業(yè)務(wù)復(fù)雜性、故障“自愈”性以及可靠性等多方面的要求發(fā)展。SDH體系的特點(diǎn)正是在解決了上述PDH體系所存SDH體系的主要特點(diǎn)具有世界范圍內(nèi)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口，易于不同廠家設(shè)備的互連、互通；有—套標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級(jí)，稱為同步傳送模塊STM-1，STM-4，STM-16，STM-64。網(wǎng)管功能可以十分強(qiáng)大，具有有效的SDH網(wǎng)管和網(wǎng)路動(dòng)態(tài)配置功能。具有非常容易實(shí)現(xiàn)自愈的功能，使故障發(fā)生時(shí)能迅速恢復(fù)。一次到位的同步復(fù)用方式使傳輸系統(tǒng)的硬件品種、數(shù)量減少。既能夠兼容現(xiàn)存的各種PDH系列，又充分考慮到未來發(fā)展需要。SDH體系的主要特點(diǎn)具有世界范圍內(nèi)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口，易于

二．網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)二．網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)牽引供電SCADA通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有如下五種結(jié)構(gòu)：星形、總線形、環(huán)形、樹形，網(wǎng)狀等牽引供電SCADA通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有如下五種結(jié)構(gòu)：星形（1）星形點(diǎn)對(duì)對(duì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)

它以調(diào)度端為中心，分別向各個(gè)被控站節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，一旦在調(diào)度端與被控站節(jié)點(diǎn)間建立連接后，這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間就是一條專用連接線路。這種結(jié)構(gòu)要求調(diào)度端通信節(jié)點(diǎn)的可靠性很高，否則出現(xiàn)故障就會(huì)危及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。星形結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、網(wǎng)絡(luò)控制容易、便于擴(kuò)充；缺點(diǎn)是資源共享不便、工程造價(jià)高。（1）星形點(diǎn)對(duì)對(duì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)它以調(diào)度端為中心，分別向各（2）總線（T）形結(jié)構(gòu)

調(diào)度端經(jīng)過共線信道與被控站相連，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信息都可沿著總線傳輸，并被總線上其它任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)接收，它的傳輸方向是從發(fā)送點(diǎn)向兩端擴(kuò)散傳送，是一種廣播式結(jié)構(gòu)，總線結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是易于擴(kuò)充，可靠性高，一個(gè)節(jié)點(diǎn)損壞，不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)工作，但由于共用一條總線，所以要解決兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向—個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息的碰撞問題。（2）總線（T）形結(jié)構(gòu)調(diào)度端經(jīng)過共線信道與被（3）環(huán)形結(jié)構(gòu)

調(diào)度端通過兩個(gè)通信口與遠(yuǎn)近兩個(gè)被控站相連。系統(tǒng)中每個(gè)被控站兩兩相連依次構(gòu)成一個(gè)環(huán)，每個(gè)被控站向相鄰站發(fā)送數(shù)據(jù)。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于：網(wǎng)絡(luò)通信在某一點(diǎn)故障時(shí)，不會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的通信。除非有兩個(gè)或兩個(gè)以上的線路故障點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)，才可能影響到系統(tǒng)的通信。為了提高環(huán)形通道的可靠性，還可采用雙環(huán)或多環(huán)等冗余措施來解決。此外，環(huán)形通道中當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，可以自動(dòng)旁路，隔離故障點(diǎn)，也使可靠性得到提高。（3）環(huán)形結(jié)構(gòu)調(diào)度端通過兩個(gè)通信口與遠(yuǎn)近兩個(gè)被控（4）樹形結(jié)構(gòu)

樹形結(jié)構(gòu)是—個(gè)分層分支的結(jié)構(gòu)，調(diào)度站一個(gè)分支和節(jié)點(diǎn)故障不影響其他分支和節(jié)點(diǎn)的工作（4）樹形結(jié)構(gòu)樹形結(jié)構(gòu)是—個(gè)分層分支的結(jié)構(gòu)，調(diào)度（5）網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

調(diào)度端和被控站可以組成分散主動(dòng)的網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，無論是來自調(diào)度端還是被控站的報(bào)文由一個(gè)站傳往另—個(gè)站，站傳遞的次序根據(jù)目的地址來進(jìn)行選擇。當(dāng)線路繁忙或出現(xiàn)故障時(shí)，傳輸可以選擇其它的路徑進(jìn)行。網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是一個(gè)節(jié)點(diǎn)有多條路徑可以到達(dá)，可靠性高，但缺點(diǎn)是信道及設(shè)備投資較高。在設(shè)計(jì)通道的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，為了保證通信信道的高可靠性，一般還要考慮通道的備用問題，因此，牽引遠(yuǎn)動(dòng)SCADA系統(tǒng)的通道常采用主、備點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式，主備環(huán)形通道，或主備總線型結(jié)構(gòu)。（5）網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)調(diào)度端和被控站可以組成分散主動(dòng)的網(wǎng)三．通信信道的常用實(shí)現(xiàn)方式三．通信信道的常用實(shí)現(xiàn)方式牽引供電SCADA系統(tǒng)的通信信道主要有三種實(shí)現(xiàn)方式：音頻通道、光纖通道和無線通道。牽引供電SCADA系統(tǒng)的通信信道主要有三種實(shí)現(xiàn)方式：音頻通道（1）音頻線路在早期的牽引供電SCADA系統(tǒng)中，采用的是頻率范圍為300-3400Hz，線路特性阻抗為6000歐的音頻電纜作為通信信道的傳輸介質(zhì)，來連接被控站與通信站或通信機(jī)械室并最后接入鐵路通信系統(tǒng)中。由于音頻通道的傳輸速率較低，且容易受到來自電氣化鐵道的強(qiáng)電磁干擾，在加上因?yàn)殡娎|本身可能存在接地不良、絕緣不佳等問題的困擾，音頻通道的通信質(zhì)量普遍不高，現(xiàn)已逐步被高帶寬、低干擾的光纖通道所取代。（1）音頻線路在早期的牽引供電SCADA系統(tǒng)中，采用的是頻率（2）光纖線路光纖通信是70年代新興起的一門技術(shù)，由于具有寬頻帶、大容量、中繼距離長、抗電磁干擾能力強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，因而獲得了越來越廣泛的應(yīng)用和飛速的發(fā)展。尤其在牽引供電SCADA系統(tǒng)中，它能徹底克服來自電氣化鐵道的強(qiáng)大電磁干擾，因此光纖線路已逐漸取代音頻遠(yuǎn)動(dòng)通道，正成為牽引SCADA系統(tǒng)的主流通信信道。（2）光纖線路光纖通信是70年代新興起的一門技術(shù)，由于具有光纖通信系統(tǒng)由光發(fā)射機(jī)、光纜、光中繼器及光接收機(jī)組成，其組成原理如圖光纖通信系統(tǒng)由光發(fā)射機(jī)、光纜、光中繼器及光接收機(jī)組成，其組成光纖通信系統(tǒng)的基本工作

發(fā)信端把電端機(jī)輸出的電脈沖信號(hào)用于直接調(diào)制光發(fā)射機(jī)內(nèi)的半導(dǎo)體光源（激光器或發(fā)光二級(jí)管），使發(fā)出的光強(qiáng)信號(hào)隨輸入電脈沖的0、1而變化，即當(dāng)電脈沖信號(hào)為0時(shí)，光源不發(fā)光：當(dāng)電脈沖為1信號(hào)時(shí)，光源發(fā)光。該光信號(hào)以一定角度射入光纖的橫截面，在光纖內(nèi)以全反射方式傳輸?shù)绞招哦?。光接收機(jī)內(nèi)的光檢測器件（光電二極管）檢測到該光信號(hào)后通過定時(shí)再生將之還原為電脈沖信號(hào)。由于光波在光纖中傳輸時(shí)有衰減，所以每隔一定距離要對(duì)光信號(hào)進(jìn)行再生放大。光中繼器的作用就是完成光波信號(hào)的放大、再生。光纖通信系統(tǒng)的基本工作發(fā)信端把電端機(jī)輸出的電脈沖信牽引供電SCADA系統(tǒng)的光纖通信系統(tǒng)包括兩部分一是鐵路通信網(wǎng)絡(luò)的光纖骨干網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)前主要采用SDH同步數(shù)字體系；另一部分是由被控站至通信機(jī)械室、通信站間的光通信系統(tǒng)。牽引供電SCADA系統(tǒng)的光纖通信系統(tǒng)包括兩部分四．主要通信設(shè)備及通信介質(zhì)技術(shù)四．主要通信設(shè)備及通信介質(zhì)技術(shù)（一）調(diào)制解調(diào)器SCADA系統(tǒng)為了利用模擬通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，就必須在數(shù)據(jù)終端與信道之間插入數(shù)字調(diào)制解調(diào)器（MODEM），利用調(diào)制解調(diào)器在數(shù)據(jù)發(fā)送端將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成便于通道傳送的模擬信號(hào)，而在接收端再將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。牽引供電SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信常采用四線頻移鍵控FSK專線調(diào)制解調(diào)器，傳輸速率為1200bps，2400bps。（一）調(diào)制解調(diào)器SCADA系統(tǒng)為了利用模擬通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通（二）路由器

路由器是一種用于連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。這些網(wǎng)絡(luò)可以是幾個(gè)使用不同協(xié)議和體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)（比如互聯(lián)網(wǎng)與局域網(wǎng)），可以是幾個(gè)不同網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)（比如大型互聯(lián)網(wǎng)中不同部門的網(wǎng)絡(luò)）。（二）路由器路由器是一種用于連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)

路由器可以用于連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)和多種傳輸介質(zhì)，適用于復(fù)雜和大型的網(wǎng)絡(luò)互連，除了用于局部網(wǎng)之間的互連外，路由器也用于實(shí)現(xiàn)局部網(wǎng)和廣域網(wǎng)的互連。路由器可以用于連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)和多種傳輸介質(zhì)，適用于復(fù)路由器的主要工作就是為經(jīng)過路由器的每個(gè)數(shù)據(jù)幀尋找一條最佳傳輸路徑，并將該數(shù)據(jù)有效地傳送到目的站點(diǎn)。為了完成這項(xiàng)工作，在路由器中保存著各種傳輸路徑的相關(guān)數(shù)據(jù)——路徑表路徑表可以是由系統(tǒng)管理員固定設(shè)置好的，也可以由系統(tǒng)動(dòng)態(tài)修改，可以由路由器自動(dòng)調(diào)整，也可以由主機(jī)控制。路由器的主要工作就是為經(jīng)過路由器的每個(gè)數(shù)據(jù)幀尋找一條最佳傳輸

（1）靜態(tài)路徑表由系統(tǒng)管理員事先設(shè)置好固定的路徑表稱之為靜態(tài)（static）路徑表，一般是在系統(tǒng)安裝時(shí)就根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的配置情況預(yù)先設(shè)定，它不會(huì)隨未來網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改變而改變。（2）動(dòng)態(tài)路徑表動(dòng)態(tài)（Dynamic）路徑表是路由器根據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行情況而自動(dòng)調(diào)整的路徑表。路由器根據(jù)路由選擇協(xié)議（RoutingProtocol）提供的功能，自動(dòng)學(xué)習(xí)和記憶網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況，在需要時(shí)自動(dòng)計(jì)算數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴崖窂健＃?）靜態(tài)

在牽引供電SCADA系統(tǒng)中，當(dāng)采用光纖數(shù)字通信系統(tǒng)時(shí)，通常利用路由器實(shí)現(xiàn)調(diào)度端、被控站與通信網(wǎng)絡(luò)的互連。在牽引供電SCADA系統(tǒng)中，當(dāng)采用光纖數(shù)字通（三）光端機(jī)在牽引供電SCADA系統(tǒng)中，通常采用PDH光端機(jī)直接通過2M光纖傳輸鏈路接入鐵路主干通信網(wǎng)。PDH光端機(jī)是將多個(gè)速率為2.048Mbps的E1信號(hào)變成光信號(hào)并傳輸?shù)脑O(shè)備，PDH光端是小容量的光端機(jī)，一般是成對(duì)應(yīng)用，也叫點(diǎn)到點(diǎn)應(yīng)用（三）光端機(jī)在牽引供電SCADA系統(tǒng)中，通常采用PDH光端機(jī)（四）通信介質(zhì)雙絞線同軸電纜光纜無線信道（四）通信介質(zhì)雙絞線第四章

牽引供電SCADA系統(tǒng)的通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第三節(jié)現(xiàn)場總線技術(shù)第四章

牽引供電SCADA系統(tǒng)的通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第三節(jié)

現(xiàn)代化工業(yè)的不斷進(jìn)步，使得許多傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置等現(xiàn)場設(shè)備，通過內(nèi)置CPU控制器實(shí)現(xiàn)智能化控制。對(duì)于這些智能現(xiàn)場設(shè)備增加一個(gè)串行數(shù)據(jù)接口(如RS一232／485)有了這樣的接口，控制器就可以按其規(guī)定協(xié)議，通過串行通信方式完成對(duì)現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)控。如果全部或大部分現(xiàn)場設(shè)備都具有串行通信接口并具有統(tǒng)一的通信協(xié)議，控制器只需一根通信電纜就可將分散的現(xiàn)場設(shè)備連接，完成對(duì)所有現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)控，這就是現(xiàn)場總線技術(shù)的初始想法?，F(xiàn)代化工業(yè)的不斷進(jìn)步，使得許多傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過總線通信，從現(xiàn)場采集的大量信息和數(shù)據(jù)被快速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地上傳到監(jiān)控中心，同時(shí)由監(jiān)控中心下達(dá)的控制命令也被準(zhǔn)確無誤地發(fā)送到控制單元，及時(shí)采取措施避免事故發(fā)生。傳輸高效、通信可靠、接口靈活的現(xiàn)場總線為信息繁雜、組態(tài)靈活、運(yùn)行高速的分散式變電所自動(dòng)化系統(tǒng)提供了通信上的保證，同時(shí)選擇不同的通信方式、選擇不同的現(xiàn)場總線也相應(yīng)決定了整個(gè)變電所自動(dòng)化系統(tǒng)的不同特點(diǎn)?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)既是一個(gè)開放通信網(wǎng)絡(luò)，又是一種全分布控制系統(tǒng)。它作為智能設(shè)備的聯(lián)系紐帶，把掛接在總線上、作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的智能設(shè)備連接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并進(jìn)一步構(gòu)成自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基本控制、補(bǔ)償計(jì)算、參數(shù)修改、報(bào)警、顯示、監(jiān)控、優(yōu)化及控管一體化的綜合自動(dòng)化功能。通過總線通信，從現(xiàn)場采集的大量信息和數(shù)據(jù)被快速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地

現(xiàn)場總線具有集成性、開放性、重用性、智能性、分散性和適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn),，能有效地節(jié)省投資，減少安裝設(shè)備費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用，提高系統(tǒng)可靠性和可操作性?，F(xiàn)場總線具有集成性、開放性、重用性、智能性一、現(xiàn)場總線的種類PROFIBUS現(xiàn)場總線CAN現(xiàn)場總線LonWorks總線一、現(xiàn)場總線的種類PROFIBUS現(xiàn)場總線二、現(xiàn)場總線與其他通信方式的比較二、現(xiàn)場總線與其他通信方式的比較間隔層通信方式的比較表間隔層通信方式的比較表

現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)技術(shù)是較理想的通信方式，但目前現(xiàn)場總線技術(shù)仍是問隔層通信方式的首選，理由如下變電站間隔層通信信息量有限，以太網(wǎng)的優(yōu)勢在這一層次表現(xiàn)不充分。按照LonWorks網(wǎng)絡(luò)的指標(biāo)，采用雙絞線介質(zhì)或光纖介質(zhì)，通信速率可以達(dá)到1．25Mbit／s。這一速率可保證30個(gè)保護(hù)同時(shí)動(dòng)作時(shí)，所有的數(shù)據(jù)不丟失，并在2s之內(nèi)全部傳送到目的地址并在后臺(tái)畫面上有相應(yīng)的反應(yīng)。而根據(jù)理論分析，以太網(wǎng)在這種情況下，對(duì)指標(biāo)并不會(huì)有太大的改善，因?yàn)橐蕴W(wǎng)擅長的是大容量數(shù)據(jù)和長數(shù)據(jù)幀的傳輸。以太網(wǎng)連接目前需要的接El設(shè)備較復(fù)雜，采用電連接傳輸?shù)木嚯x相對(duì)現(xiàn)場總線也小得多?，F(xiàn)場總線在網(wǎng)絡(luò)器件方面的要求相對(duì)于以太網(wǎng)絡(luò)也簡單，一般在本設(shè)備上就可以實(shí)現(xiàn)接口技術(shù)。現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)技術(shù)是較理想的通信方式，但目現(xiàn)場總線結(jié)尾現(xiàn)場總線結(jié)尾第四章

牽引供電SCADA系統(tǒng)的通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第四節(jié)典型應(yīng)用案例第四章

牽引供電SCADA系統(tǒng)的通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第四節(jié)一．變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通信的內(nèi)容一．變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通信的內(nèi)容

變