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基于MODBUS的低压交流配电柜智能监控系统

www.cechina.cn2009.08.24阅读 5770

        1 引 言
        现场总线是应用在生产现场,在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统,也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。
        目前,我国大多数配电房中使用的低压配电系统没有实现智能化控制,管理人员无法及时发现问题,处理突发事件。具有通信功能的智能控制器的开发及其在断路器上的应用,以及智能网络仪表的应用,使得通过现场总线实现低压配电智能化成为可能。低压配电监控系统采集配电房中各配电柜的电参量信息、断路器状态信息,实现对各配电柜的遥控、遥测、遥调、遥讯。
        2 MODBUS协议介绍
        MODBUS是MODICON公司为其生产的PLC设计的一种通信协议,从功能上看,可以认为是一种现场总线。MODBUS协议定义了消息域格式和内容的公共格式,使控制器能认识和使用消息结构,而无需考虑通信网络的拓扑结构。它描述了一个控制器访问其它设备的过程,当采用MODBUS协议通信时,此协议规定每个控制器需要知道自己的设备地址,识别按地址发来的消息,如何响应来自其它设备的请求,如何侦测错误并记录。
        控制器通信采用主-从技术,即,只有主设备能发出查询,从设备响应消息。主设备可单独和从设备通信,从设备返回一个消息。如果采用广播方式(地址为零)查询,从设备不作任何回应。
        MODBUS通信有两种模式:ASCII和RTU模式。一个MODBUS通信系统中只能选择一种模式www.cechina.cn,不允许两种模式混合使用。
        采用RTU模式,消息的起始位以至少3.5个字符传输时间的停顿开始(一般采用4个),在传输完最后一个字符后,有一个至少3.5个字符传输时间的停顿来标识结束。一个新的消息可在此停顿后开始。在接收期间,如果等待接收下一个字符的时间超过1.5个字符传输时间,则认为是下一个消息的开始。校验码采用CRC-16方式,只对设备地址、功能代码和数据段进行。整个消息帧必须作为一连续的流传输,传输速率较ASCII模式高。
        MODBUS可能的从设备地址是0~247(十进制),单个设备的地址范围是1~247。
        可能的功能代码范围是十进制的1~255。其中有些代码适用于所有的控制器,有些是针对某种MODICON控制器,有些是为用户保留或备用。
        3 系统实现
        MODBUS标准物理层采用RS232接口,由于实际应用中强电干扰较大,且是多点连接控制工程网版权所有,所以,我们采用RS485接口。同时,由于配电房中配电柜集中安装www.cechina.cn,不需要采用复杂的网络拓扑结构。
        上位机采用工控机,外接RS232/485转换接口。断路器为某公司生产的HSW1系列CONTROL ENGINEERING China版权所有,共5台。主进线处采用法国“溯高美”(SOCOMEC)公司的“电能士系列”(DIRISSYSTEM)智能型电力系统电量监控器。为保证较快的传输速度,系统通信采用MODBUS推荐的RTU传输模式。表1所示为RTU传输模式每个字符的数据格式,表2为MODBUS协议RTU消息帧的格式。系统连接的通信介质为A类屏蔽双绞线。系统框图如图1所示。

表一
表二
系统结构图


        3.1 智能控制器
        低压控制柜主要部件为HSW1智能型万能式低压断路器CONTROL ENGINEERING China版权所有,智能控制器基于PIC18C658单片机。断路器硬件组成框
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