现场总线技术及其在电力系统中的应用
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本工业配电监测系统是对大中型企业的配电间进行监测。配电间内设有多个配电屏（本系统中为16个），每个配电屏可对一部分用电地区进行停、送电控制，用电状态可通过安装在配电屏内的电压、电流互感器间接测量和评估。配电间管理所要监测的主要参数为配电系统的运行状态信息（配电系统的母排电压、电流及功率）以及结构状态信息（断路器、隔离开关和保护继电器等的合、分状态）。根据上述要求，本系统在保证系统可靠工作和降低成本的条件下，考虑到通用性、实时性和可扩展性等方面的因素，采用了主要由上位计算机系统、PLC和ET 200S模块构成的系统结构。上位计算机系统由通用个人计算机以及接通至通用PC机内部的现场总线通信接口适配卡组成。上位计算机系统负责系统的总体调度，通过PLC向网络节点发送命令，接收节点数据，并对节点信息加以分析、存储、显示及打印，具体的数据采集和控制由系统中的PLC借助于现场总线接口模块ET 200S完成，各个模拟量和开关量信号都由ET 200S模块输入或输出。系统的构成如图1所示。
4 系统软件设计和数据分析
控制系统在Win98环境下运行，组态软件为Kingview5.0。系统利用组态软件Kingview5.0的驱动程序与下位S7-300 PLC进行数据通讯，包括数据采集和发送数据/指令；下位S7-300 PLC则通过 MPI卡与上位计算机交换数据，每一个驱动程序都是一个COM对象，这种方式使通讯程序和组态软件构成一个完整的系统，保证了系统高效率地运行。
系统监控操作画面多达十多屏，包括方便人工操作的监控画面和为软件工程师提供接口的整定画面、形象直观的模拟画面、易于统计抄表的参数画面、便于追查事故原因的历史趋势画面、提供技术分析信息的实时曲线画面等等。
画面分为操作员画面和工程师画面两大类。操作员画面向操作人员提供了各种数据、曲线、功能键，显示内容丰富鲜明，操作简捷可靠。系统中画面的组态编制有很多新颖之处，在整个系统的各个控制点均有相应的采集数字显示，真实的反映了各个控制点的瞬时值，总之，画面中主体设备位置确切，工作状态形象生动，各种参数“就地显示”，整个系统运行工况集于一屏，一目了然，是为操作员、技术员所喜爱的主画面之一。
工程师画面为软件工程师提供了进行系统整定的良好界面，是工程师在调节中进行参数修改和设定的重要环境，也是自控系统的核心。
故障录波是对信号进行高速采样，并利用采样数据绘制信号曲线，以便了解信号的变化情况，预测信号的变化趋势，是电力系统中监测信号的常用办法。
本系统中要求对零序电流及三相电压信号进行故障录波。录波信号的模/数转换采用A/D转换模块完成，以提高系统可靠性，减小体积。在整个软件系统中，数据处理模块负责对网络节点数据作快速傅利叶变换（FFT）和数据分析，及绘制电流，电压的变化曲线。对于离散的时间信号，其FFT正、反变换分别为：
由上式可知，每一个蝶型运算都需要两个输入数据，计算结果也是两个数据，与其它结点数据无关。这样一次计算后输入数据就可放弃，减少了对内存的占用，提高了计算速度。
正常的正弦波经FFT正变换为两个对称的最大谱线，反变换后可以完全恢复原始信号；而带干扰的正弦波经FFT正变换后，除两个对称的最大谱线外，干扰信号的其它谱线也存在，据此可断定干扰的存在。反变换后可确定干扰信号的位置，并发出采取相应措施的指令，启动执行机构或保护装置。
5 结束语
本系统的最大特点就是采用现场总线技术，系统结构简洁灵活，可靠性高且安装调试简单，根据不同的现场情况与用户要求，本系统可扩展为不同的模式。除对高压配电盘上的模拟量和开关量进行监测外，也可用于对某些重要的低压配电和低压电机等电器设备运行状态的监测和控制。
现场总线不单单是一种通信技术，也不仅仅是用数字仪表代替模拟仪表，关键是用新一代的现场总线控制系统FCS（Field Bus Control System）代替传统的集散控制系统DCS（Distributed Control System），实现现场通信网络与控制系统的集成。其本质即要实现在现场通信网络、现场设备互连、互操作性、分散功能块、通信线供电、开放式互连网络等功能。这也为工厂生产的全面自动化和远程控制奠定了基础。西门子Profibus-DP现场总线及ET 200系列分布式I/O的使用降低了系统设计、制造、安装、维护的成本，易于扩展，可有效提高生产效率和产品质量，是工业过程自动控制系统的发展趋势。尤其是ET 200S及PROFIBUS-DP网的成功使用，引起了越来越多企业的关注，具有广阔的应用推广前景。
参考文献
1.PROFIBUS AS-Interface STPI.SIEMENS，1999。
2.Micheal Volz.PROFIBUS Technology Manual。
3.阳宪惠.现场总线技术和应用.北京：清华大学出版社，1999。
4.李国厚.现场总线技术与计算机控制.PLCFA，2000.2。
5.廖常初.现场总线概述.电工技术，1999.6。
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