当在一Modbus网络上通信时,此协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址,识别按地址发来的消息,决定要产生何种行动。如果需要回应,控制器将生成反馈信息并用Modbus协议发出。在其它网络上,包含了Modbus协议的消息转换为在此网络上使用的帧或包结构。这种转换也扩展了根据具体的网络解决节地址、路由路径及错误检测的方法。

      控制器通信使用主-从技术,主设备可单独和从设备通信,也能以广播方式和所有从设备通信。如果单独通信,从设备返回一消息作为回应,如果是以广播方式查询的,则不作任何回应。Modbus通信有2种模式:ASCII和RTU模式。一个Modbus通信系统中只能选择一种模式,不允许2种模式混合使用。本文采用RTU模式,整个消息帧作为一连续的流传输,传输速率较ASCII模式高。

3.2地铁工程通讯网络

      图2为地铁智能低压配电系统通讯网络结构示意图。在此网络中,处于低压配电室的进线柜、联络柜中的3WL断路器将采集到如电压、电流、功率因数、断路器状态等各种参数,通过和它相连接的RS485送至本变电室光电接口,在光电转换器处将电气信号转换为可以在光纤网络上进行远传的光信号。从远端传输来的光信号经过NSC100转换为RS232电气标准信号,再由NPort5610转换为适用于以太网的协议语言。

      在中央控制室,值班人员就可在PC机上看到所有配电室的设备运行状况,随时处理发生的紧急状况,从而避免出现问题后由于信息闭塞而带来设备损毁的可能。技术工程师可在此时对各开关进行参数设置、组态、诊断、测试、维护等。

3.3 3WL智能断路器的远程控制设计

      地铁智能低压配电系统中3WL智能断路器通讯协议模块采用COM15,与CubicleBUS相连的BSS和测量功能单元分别采集断路器的开关量和电气参数,并提供给CubicleBUS内部总线,并通过COM15转换为外部网络可识别的Modbus协议。其电气连接协议为RS485串行接口。3WL断路器通过BSS、测量功能单元、通讯协议模块的几个关键组成部件来传输配电系统所有电气参数。

      通过COM15模块智能断路器可以支持工业标准Modbus协议。而进行通讯连接的是在断路器COM15模块前面的9针RS485接口。地铁智能低压配电系统的通讯连接是被安装在配电室内的西门子8PT开关柜里,每个3WL智能断路器作为通讯网络的一个终端,变电室用户可通过RS485标准的屏蔽双绞线将其连接到上位机,组成控制网络。COM15模块相当于一个数据中转站,其中以数据集的形式来组织数据。每数据集包含一组通用寄存器。COM15共有28个数据集。这样的数据结构有利于总线的读取和访问,可在一条消息中包含一个数据块。这种存取有利于整个Modbus快捷有效的工作,网络可通过COM15模块而实现远程分合闸。地铁智能低压配电系统主电路方案如图3所示,其根本思想即通过3个断路器中的任意2个合闸来保证整段设备持续供电,这其中包括3个断路器之间的连锁控制。

      智能低压控制系统采用的是单总线结构。考虑到系统可靠性要求,对于设备较多可靠性要求较高时采用多条单总线形式[5]。如:一个车站环控电控室选用3条现场总线;区间及车站变电所选用1条现场总线。对于3号线,SCADA供货商选用设备本身具有3个通信可挂3条现场总线。智能低压控制系统示意图如图4所示。

4结语

      智能低压系统的采用不仅完善了环控设备的保护功能、提高了系统的可靠性,简化了低压配电系统与EMCS的接口。实现了地铁运营管理的实时、可靠、快速的要求。设置在环控电控室的设备人机操作界面,便于就地进行各个智能模块的参数设定和查询。同时由于现场总线技术的应用,系统中智能化元件可不依赖计算机网络而独立运行,具有强抗干扰能力。新型智能低压系统避免了广州地铁一、二号线采用传统的低压配电系统和传统的继电器、接触器控制方式的不足。由于系统功能提高和控制接线的简化,提高了系统可靠性和自动化程度,大为缩短了系统的安装调试时间,同时提高了系统的可维护性。