现场总线技术及其在电力系统中的应用
现场总线技术是20世纪80年代后期发展起来的一种基于现场设备之间进行通讯的新型总线系统，它综合了数字通信技术、计算机技术、自动控制技术、网络技术和智能仪表等多种技术手段，从根本上突破了传统的“点对点”式的模拟信号或数字-模拟信号控制的局限性，构成一种全分散、全数字化、智能、双向、互连、多变量、多节点的通信与控制系统。现场总线则是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络，其基础是智能仪表。分散在各个工业现场的智能仪表通过数字现场总线连为一体，并与控制室中的控制器和和监视器一起构成现场总线控制系统（Fieldbus Control System，FCS）。通过遵循一定的国际标准，可以将不同厂商的现场总线产品集成在同一套FCS中，具有互换性和互操作性。FCS把传统DCS的控制功能进一步下放到现场智能仪表，由现场智能仪表完成数据采集、数据处理、控制运算和数据输出等功能。现场仪表的数据（包括采集的数据和诊断数据）通过现场总线传送到控制室的控制设备上，控制室的控制设备用来监视各个现场仪表的运行状态，保存智能仪表上传的数据，同时完成少量现场仪表无法完成的高级控制功能。另外，FCS还可以通过网关和企业的上级管理网络相连，以便管理者掌握第一手资料，为决策提供依据。所以现场总线具有开放性、互操作性、系统结构的高度分散性、灵活的网络拓扑结构、现场设备的高度智能化、对环境的高度适应性等诸多突出特点。尽管目前对现场总线的研究尚未能形成一个完善的统一标准，但现场总线的高性能价格比将吸引众多工业控制系统采用。
2 Profibus的功能特点
目前现场总线产品有多种，其中Profibus是由西门子公司提出并极力倡导，已经先后成为德国国家标准DIN19245和欧洲标准EU50170，是一种开放而独立的现场总线标准，其协议结构是以ISO 7498国际标准开放系统互联OSI（Open System Interconnection）参考模型为基础，在机械制造、工业过程控制、智能建筑中充当通信网络。Profibus由Profibus-PA、Profibus-DP和Profibus-FMS三个系列组成。Profibus-PA（Process Automation）用于过程自动化中的传感器和执行器等的低速数据传输。Profibus-DP （Distributed Peripherals）和Profibus-PA兼容，使用了第一层、第二层和用户接口，第三层到第七层未加定义，这种流体型结构确保了数据传输的快速而有效地进行，直接数据链路映象（Direct Data Link Mapper―DDLM）使用户接口易于进入第二层。用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的系统功能，并详细说明了各种不同Profibus-DP设备的设备行为，还提供了传输可选用的RS-485传输技术或光纤传输技术。Profibus-DP是一种高速而廉价的通信连接，可实现高速数据传输，适用于自动控制系统和在设备级分散的I/O之间的通信，可代替24V和0~20mA的并行信号。Profibus-FMS（Fieldbus Message Specification）用来解决车间级通用性的通信任务。后两个系列采用RS-485通信标准，通常称之为H2，传输距离和传输速率的关系如表1所示。介质存取控制的基本方式为主站之间的令牌方式和主站与从站之间的主从方式，以及综合这两种方式的混合方式。不带中继器时每个分段最多32个站，带中继器时最多127个站，插头连接器一般采用9针D型插头。Profibus-DP现场总线系统以其高速和便宜的通讯连接特性在工业自动化领域得到了广泛的应用。
西门子公司的Profibus-DP现场总线具有通讯速度高、配套产品种类齐全、支持协议的其他设备厂家数量众多等优势。西门子公司的ET 200大家族中的新一代分布式I/O系统ET 200S就是基于Profibus-DP现场总线的产品。ET 200S是PROFIBUS-DP中高性能的分布式I/O通信接口模块，有种类丰富的各种子模块，如开关量输入/输出模块、模拟量输入/输出模块、热电偶模块、热电
阻模块、100kHz 24V计数模块、编码器接口模块、步进/脉冲输出模块等，把各种开关量和模拟量接入到PROFIBUS-DP中。通过将电子模块与负载馈电器和安全技术加以结合，以及系统的离散式设计使ET 200S在现场应用中能适用于更多有不同功能要求的场合。一个ET 200S站最多可连接64个模块，数据输入/输出最多可达到128字节。
3 系统构成原理
工业配电对于工业企业的电网质量和生产的可靠运行至关重要，并对计划用电、节约用电有着重要意义。基于现场总线的工业配电计算机监测分析网络系统即采用这种性能价格比很高的现场总线技术构成实时状态监测网络系统，其系统构成灵活简单，连线极少，抗干扰能力强，适应性好，易于维护，具有数据处理、分析、运行监测、录波和打印等功能，同时对原有设备未作太多的改动，实用性和可扩展性极强。
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