Profibus-DP在供电监控系统中的应用

1.5kV直流开关柜与站级管理层中的总控单元l直接构成DP总线网．下面详细分析该总线网的设计及实现方案。

31.5kV直流开关柜DP通信方案设计

主控单元与1．5kV直流开关柜通过DP总线网交互信息。并构成系统中特殊的2层通信结构。DP总线不仅具有现场总线的共同优点．也具有特殊的优势，即能够很好地满足系统可扩展性、可靠性、实时性等苛刻的要求．为整个地铁系统长期稳定运行提供保障。

3.1通信方案设计原理及依据

DP协议的任务只定义了用户数据通过总线在主站和子站之间的传输方式．在用户接口层定义了设备可以使用的功能以及各种类型系统和设备的行为特性．各种具体设备或DP部件的行为特性则由电子设备数据库文件(electronicdevicedatasheets。简称GSD文件)描述。DP协议不对用户数据进行评价和具体的描述．而是定义了不同的行规或者扩展功能．这就使得DP协议具有很大的灵活性．也使其在各个领域都得到广泛应用。

DP的总线存取控制方式是典型的纯主一从控制方式．即在单主总线网络中只允许有1个1类DP主站(主动节点)和若干个从站(被动节点)，逻辑令牌环只含有1个主动节点；在多主总线网络中。即使有多个1类DP主站．但1个从站只能被其中的1个DP主站配置．而不允许1个从站同时被多个DP主站配置或访问．这样．只有主动节点有权主动发送、存取由它所配置的从站设备，而从站只是被动地响应或应答主站的存取控制访问要求。在DP总线网络中．主站通过循环地与它所配置的从站交换数据．从而达到收集分散的间隔层设备信息和控制设备的目的。

3.2硬件组网方案及实现

DP总线主站采用了apDlicomIO系列板卡．插在研华工业一体化机PCI插槽上完成DP总线的1类DP主站组网功能．板卡通过总线连接器连接到西门子公司带双光纤口的光链路模块OLM(Optical“nkModule)上，与同样连接到光链路模块OLM的1.5kV直流开关柜设备实现冗余的双光纤环网。如图3所示，在该冗余双光纤环网中．各个OLM通过2个光纤接口和全双工光纤电缆相互连接。形成光纤冗余环，主站(applieomIO板卡)和从站设备通过总线连接器接到对应的OLM的DP总线电接口上。这样，其中任何一条光纤链路出现了故障，OLM能自动切换到另外一条链路．并通过连接指示信号指示总线切换信息和传输线故障信息。以便进行进一步的故障处理而不影响系统的正常数据传输。一旦故障排除．总线链路又返回到正常的冗余状态。从而提高了系统的可靠性。

3.3系统实时性分析

地铁供电监控系统对实时性要求很高。系统通信方案能否满足实时性要求决定了该方案能否得到应用。根据地铁的实际通信参数及软硬件环境对上述方案进行实时性分析。在本系统中，DP总线传输波特率为187．5Kbit／s．即传输1个位的时间为5．333ms。在DP总线上，包含了1个主站，9个从站；输人数据块长度最大值为48Byte，输出数据块长度最大值为28Byte。

供电监控系统信息延时包括信息产生、信息处理、信息传输和信息显示等．其中信息处理和信息传输时间占70％。例如，当馈线柜上一个断路器产生变位。其在DPU96上I／O滤波消耗时间为3ms．内部总线运行需1ms。程序循环时间20ms：总控单元程序处理(接收和显示)时间300ms。加上信息在DP总线上循环时间70．38ms．1个变位信号从产生到传输至总控单元的时间小于500ms：再经光纤以太网上送到主控室小于1s。若是对断路器或者隔离开关的遥控输出．还应加上遥控执行回路校验时间60。100ms和机构动作时间．最大遥控输出并执行成功(无故障情况)时间小于2s。符合电力系统国家标准。从以上分析得出．在PSCADA系统中采用DP总线能对现场设备信息作出实时响应．也能对断路器或者隔离开关进行实时遥控．DP总线方案能够满足用户对实时性的要求。

4结论

本文分析了PROFIBUS—DP总线的通信协议和介质层的任务处理流程，在对单主站PROFIBUS-DP总线系统中的主／从数据交换过程进行分析的基础上，给出了总线循环时间的计算公式和提高总线实时性的方法。并分析了令牌循环时间置对系统实时性的影响，用户在配置单主站PROFIBUS-DP总线系统时可以根据不同的系统要求来确定参数的值。在软硬件设计时利用了QNX实时操作系统的实时性和可靠性等特性，充分发挥了DP总线网的实时性优点。在DP总线网络中使用了0LM模块。组成光纤环网．加上良好的接地设计．使系统不受恶劣环境下通信线路上的电磁干扰影响，满足系统可靠性要求。

光纤环网采用总线结构。通过通信链路的冗余．使得增加新的间隔层设备而不影响其他设备的正常工作。通过DP现场总线在PSCADA系统中的应用。极大增强了间隔层设