光纤通讯方案范文

导语：如何才能写好一篇光纤通讯方案，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】 现代光纤 通讯技术 发展特点 光纤分类

1 光纤技术的发展

在21世纪科学技术迅速发展的时代，计算机的发展在推动社会进步的同时，还在很大程度上带动了通信行业的发展。光纤技术作为整个通信技术的核心，在我国社会发展中有着极其重要的作用。针对我国想到光纤技术的发展特点，具体分析如下：

1.1 光纤发展的要求

随着网络技术的迅速发展，下一代网络（NGN）的研究应用引起了人们的众多观点与争议，甚至有的专家对此预言，无论下一代网络的发展趋势如何，都会在其发展的过程中达到以下3个世界，即服务层面上的Ⅳ世界，传递层面上的光的世界和接人层面上的无线世界。由此可见，在现代光纤通讯技术发展的过程中，对光纤提出了传送网的速度要求更快，传送容量更大的要求。

1.2 新型光纤不断出现

随着社会经济的迅速发展，传统的光纤通讯技术已无法从根本上满足人们的通讯需求。为了满足社会经济市场的发展需要，相关部门仍在不断的加大光纤通讯技术的研究，并随之研究出各种新型的光纤，如；新型大容量长距离光纤、新型低水峰光纤、新型多模光纤、空心光纤的研究应用，在推动我国通讯行业的同时，还在很大程度上为人们的日常生活提供了便利。

2 光纤在通讯技术中的应用及其发展

网络通讯技术的发展，在推动人类社会发展的同时，还在一定程度上改变了人们的生活。光纤作为通讯技术的中的核心，不仅关系着网络通讯技术的运行秩序，同时还关系着人们的日常生活，光纤在通讯技术中的应用及其发展，具体分析如下。

2.1 光纤通讯系统的主要优点

衡量光纤通信系统的主要优点时，除了考虑光纤不同的型号外，还要结合着光纤的使用途径。针对管线通讯系统的优势，主要包括以下几个方面；传输频带宽，通信容量大；线路损耗低，传输距离远；抗干扰能力强，应用范围广；线细、轻；抗化学腐蚀能力强；光纤制造资源丰富。在网络工程中，一般用62.5um/125um规格的多模光纤，有时也用100um/125um和100um/140um规格的光纤。

2.2 光纤传输家庭的解决方案

在光纤传输家庭的解决方案中，主要包括以下几个方面；首先，FTTH解决方案。在整个解决方案中，其核心在于P2P点对点和PON无源光网络两部分。其次，F2P方案。在这个方案中，其优点在于能够独立自主的传输讯号，彼此之间不存在任何影响，且在传输的过程中不受传播距离的影响。最后，PON方案。在PON方案使用的过程中，其主要优点在于维护简单，在一定程度上能够节省光电子器件和光纤。在选用光纤的过程中，需要结合着家庭的实际使用方式以及安装方式，有针对性的选择。

2.3 光纤数字传播技术的应用

在光纤数字传播技术应用的过程中，数字交叉连接设备（DXC）在很大程度上具备一个或多个信号端口，在使用的同时可以依据自身的优势对任意信号进行控制，在整个技术系统中，它具备复用、配线、保护/恢复以及监控与网管等多重功效。在整个光纤数字传播技术中，再生器作为整个系统的核心，能够凭借自身的优势接收STM-N信号，通过对这些信号的适当分析，能够对信号做出一定的调整，使其按照规定的幅度、波形以及定时特性继续向前传送。计算机用户在日常操作的过程中，权限是在整个网络系统中是一个关键性的概念。计算机操作系统允许建立复杂的文件和文件夹权限，可以完成必要的访问控制。对相关资料进行加密。加密是把明文变成密文，从而使未被授权的人看不懂它。对访问数据库的所有用户要实现权限等级管理，密码强制定期修改，数据输入检查严密，对各项操作要有日志，以防误操作损坏软件系统或业务数据。

随着计算机的迅速发展，各种网络病毒以及黑客的出现，在威胁计算机用户信息安全的同时，也直接扰乱了整个网络秩序。针对计算机病毒的防范，主要包括以下几种途径；首先，采用防火墙技术。计算机用户在使用计算机的过程中，可以通过防火墙对进入计算机内部网的数据进行过滤，防止病毒非法进入窃取计算机用户的相关信息。然而防火墙使用的过程中，基于自身的条件，仍存在一定的不足，其主要表现在以下两个方面；一方面，针对计算机内部产生的攻击，防火墙无法进行有效的预防，同时在面对计算机病毒时，防火墙不具备杀毒功能。另一方面，防火墙在使用的过程中，不能及时的防止反弹端口土马攻击。其次，在加强网络安全防范的过程中，计算机用户要及时的更新杀毒软件版本，国际互联网在使用的过程中，应以独立的运行模式进行工作，这样能从根本上提高网络运行的安全性，保障国际互联网的运行秩序。

3 结语

综上所述，随着我国社会的迅速发展，我国现代光纤通讯技术在发展的过程中取得了较大的进步。在推动我国通讯行业发展的同时，还在一定程度上为人们的日常生活提供了便利。由此就需要相关部门能从国际通讯行业的实际发展趋势出发，结合我国社会的实际发展状况，对我国现行的光纤通讯技术进行创新。此外，在创新的过程中，还应结合着我国社会的实际发展状况，只有这样才能推动我国通讯行业的发展，才能为社会的进步奠定结实的基础。

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我国矿区供电系统自动化程度较低，安全可靠供电是矿区安全生产运营的基础，常见的矿区电网结构多为3～4级单端辐射型网络，各级间常采用长度较短或截面积较大的电缆线路连接供电，这种电缆线路本身的小阻抗特性，使得短路发生时上级干路与下级支流的电流值差别不大，上下级保护装置均启动，保护越级跳闸发生。此外，系统运行方式的变化、CT饱和及设备投切等情况也易致使越级跳闸现象出现，该现象导致的大范围停电严重影响矿区的正常生产运营，造成较大损失。本文对现有防越级跳闸保护方案优缺点加以分析，指出当前具有实用意义的保护方案及未来矿区保护装置发展的方向。

1防越级跳闸保护的研究现状

1.1电流速断闭锁保护方案

在矿区原有速断保护上加装智能闭锁装置，构成各级速断保护之间的联系，实现保护动作的选择性，从而达到防止越级跳闸的效果[1]。该方案上下级间的闭锁连接较为复杂，仍需要各级信号间进行通讯，在矿区这种干扰较强的保证装置可靠工作是有一定难度的。另外，该装置简单，在具有低成本的优点的同时，也存在着不能够故障自检的缺陷。

1.2光纤纵差保护方案

将线路两端的电气量通过光纤传输通道进行传输比较，并根据相应的保护判据判断是否动作于跳闸[2]。该方案能较好地实现保护的选择性与速动性，所存在的问题是从线路两侧所得到的电气量需要进行同步处理，同步的难度较大，导致了供电成本的上升。另外，两侧通讯所用的专用通讯光纤成本较高，且在恶劣的煤矿环境下容易受损，继而影响保护装置的正常工作。

1.3基于CAN通讯的保护方案

在各级供电线路中装设保护控制器，各级保护控制器之间通过CAN网来发送和接收各级信号，并设置保护器动作的优先级，从而达到防越级跳闸的目的[3]。该方案有较好的防越级跳闸的效果，具有一定实用价值，但是需要增加大量的保护控制器及相应的CAN通讯网，对于矿区电网来说改造难度较大且成本较高。此外，在CAN网的通讯可靠性及通讯速率的影响下，故障后动作于跳闸的时间较长，保护的速动性受到一定影响。

1.4基于GOOSE技术的保护方案

采用GOOSE技术和以太网来连接各级综保开关，实现防越级跳闸功能[4]。该方案除能够实现保护选择性外，还能实现自动报警，维护起来较为容易，但是大多煤矿采用的仍旧是最老式的阶段式电流保护方案，并没有完善的以太网及监控设施，从而使得该方案的实现复杂，难度较大，实施成本较高，可实用性不强。

1.5基于数字化技术的保护方案

数字化技术方案是将在各测量点处采集到的模拟信号转换成数字信号，并通过通讯网络将信号传输到集中式控制器中，实现对故障线路的识别及动作于相应的线路断路器开关[5]。该方案理论上可正确动作开关以解决越级跳闸问题，但其面临的问题有所采集的数据实现同步、通讯可靠工作及电气信息集中到保护控制器统一作出跳闸判断的风险集中的问题。该方案的实现要求的条件较高，暂时不具有良好的实用价值。

2矿区保护的实用方案及发展趋势

受历史发展及成本等因素影响，矿区电网保护普遍配置不高，保护改造在保证可靠性的情况下，其经济性需要着重考虑。在原有保护配置上进行升级的电流速断闭锁保护方案相比较其他方案来说有着升级改造难度小、成本低及易实现的优势。数字化、智能化是保护发展的大方向所在，随着成本的降低和通讯可靠性的提高，数字化保护在矿区电网中的应用会逐渐增加，其切除故障迅速及易维护等特点会逐步凸显出来。

3结束语

随着数字化、信息化的不断发展，数字化设备可靠性及成本不断降低，效费比越来越高，今后在矿区电网保护中的应用将越来越广泛，将会极大提高矿区生产的安全性和可靠性。

参考文献：

[1]张维振，李忠奎．基于速断闭锁的煤矿高压供电系统防越级跳闸技术研究[J].煤矿现代化，2017（4）：40-43.

[2]王锬，秦文萍，杨世坤，等．光纤级联纵差保护在井下防越级跳闸的应用[J].煤炭工程，2016（7）：75-78.

[3]史丽萍，温树峰，黄延庆．基于CAN网通讯的选择性短路保护研究[J].电力系统保护与控制，2011，39（8）：139-142.

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关键词：无源光网络原理组成和特点 无锡配网运用

中图分类号： TN711文献标识码：A 文章编号：

引言

一个无源光网络是单一且光纤共享，同时并使用便宜的分光器，把信号从单一光纤分散至独立的用户，之所以被称呼为“无源光网络”是因为有别于传统的电信机房局端及客户端的连接，这其中并没有一个有源电子设备装置介于该接入网络之间，这样的优势大大的简化了网络系统的操作、维护及成本，另一个优点为相比于一个点对点的光纤网络中，其所使用的光纤并不需要很多。

2．原理组成和特点

使用以太网络技术创造一个无源光纤网络的架构，无源以太光网络为点对多点的光纤拓朴结构，当用户连接至特定分配光纤，它们共享光纤配送网络(OpticalDistributionNetwork，ODN)，藉由骨干光纤回到电信机房局端。

对于低光纤数的需求是可以想象的传统的点对点的以太网络路，路边交换机(Curb -Switched)以太网络及EPON间的不同。点对点的以太网络可能使用N条或2N条的光纤，但必须使用2N个光收发器，而终端交换机以太网络则使用一条骨干光纤。如此是可以节省光纤及电信机房所占用的空间，但仍需使用2N+2个光收发器，且必须供应电力给交换机来使用。

EPON也使用一个骨干光纤、最少的光纤及占用电信机房较小的空间，同时只需N+1个光收发器，另外也不需要额外的电力，下行的传输速率几乎达其全速的骨干连接，它同时也支持下行串行广播。

EPON网络包括光线路终端(OpticalLineTerminal，OLT)及光网络单元(OpticalNetwork Unit，ONU)。一般而言，OLT存在于局端电信机房(Central Office，CO)，多为以太网络交换机或媒体转换器平台，ONU则多置于靠近客户端，如路边、建筑物或用户住处，ONU则提供802.3ah WAN接口及802.3ah客户端接口。

使用分光器

EPON规划了在单一光纤上作全双工传输，并以点对多点的拓朴架构呈现，用户只看到自己与局端间的传输，而非其它在该拓朴架构的用户。EPON系统使用了分光器(splitter)，利用不同的光波长来进行上行串行传输及下行串行传输，其波长如下:

--1490nm下行串行传输，1310nm上行串行传输

采用多点控制协议MPCP

为了管理点对多点(P2MP)光纤网络，EPON使用多点控制协议(Multi-PointControlProtocol，MPCP)。MPCP执行带宽管理工作，包括带宽的询问、自动发现和排序，它在MAC层实现这些功能，利用了64位的控制信息:

--GATEandREPORT字段用在分配及给予带宽

--REGISTER和REGISTER_REQUEST字段使用在控制自动发现ONU过程

MPCP提供了接通网络资源的最佳化，自动化排序的机制减少了带宽松散的问题，而ONU自动回报带宽需求给OLT的机制用以实现动态带宽分配 (DynamicBandwidthAllocation，DBA)，光收发器的参数藉由OLT与ONU的交流机制而达到最佳化的目的。

解析OLT和ONU的操作

OLT负责自动发现ONU的过程，其中包含了带宽排序和LogicalLinkIDs(LLID)的指定，利用时间标记字段在下行传输的GATEMAC 控制信息，可达到ONU与OLT同步的功能，ONU接收GATE信息并传送REGISTER_REQUEST信息，在预定的时间周期内将其注册到OLT， OLT利用REGISTER信息回复给ONU，用以指明认可ONU的注册。

EPON下行串行传输

EPON网络控制802.3架构的物理层广播，如图3所示，广播帧被LLID在预传时间所摘取，一个64位的GATE信息被送到下行串行传输来分配带宽。

EPON上行串行传输

无源光网络在配电上运用

（1）典型通信建设方案

确定电力用户用电信息采集系统数据传输通信信道的应用时应按以下优先原则进行：

第一，市区和城镇首先选择专用光纤网络；

第二，可应用公共营运商提供的GPRS/CDMA通信网络，构建虚拟专用数传通信网络；

第三，利用供电企业现有的230MHz无线专网资源。

由于供电系统对对信息管理的要求，因此，在建立数据传输通信信道方面多选光纤通道。

光纤通信：以光波作为信息载体的通信手段，如工业以太网交换机、光纤收发器、无源光网络（PON）等。

优点：传输速率高、稳定性好、抗干扰能力强、保密性好、传输时延小、组网方式灵活，可以实现综合数据传输。

缺点：一次投资大。但是，随着光缆性价比的提高、光设备成本的下降，光纤通信必将以其在系统稳定性、高可靠性和运行维护方便性等方面的优势，成为优质配网自动化通信的首选。

光纤环网是配电自动化通讯网络设计的优选方案，可靠性较高；单点故障不会引起通讯故障。光纤通信是高质量配网自动化/用电信息采集系统通信的首选

（2）光纤通讯经历的三个阶段

2002年以前：第一代技术：光纤自愈环网—光MODEM

2002—2006年：第二代技术：光纤自愈环网—工业以太网交换机

2006年至今：第三代技术：无源光网络（PON）接入技术2008年

（3）无源光纤以太网自愈环网用于电力配网通信时应考虑的问题：

a..当环上多个站点需要停电检修时的方案

b.当配电网需要更改拓扑结构或增加/减少设备时的方案

无源光网络（PON）：是指在光线路终端（OLT）和光网络单元（ONU）之间的光分配网络（ODN）没有任何有源电子设备的光接入网。

PON：Passive Optical Network

APON：基于ATM的无源光网络，G.983

EPON：基于以太网的无源光网络，802.3ah

GPON：Gigabit PON ，APON的升级版本

点对多点的光纤传输和接入技术

下行采用广播方式、上行采用时分多址方式

动态带宽分配(DBA)

组网拓扑：可以灵活地组成树型、星型、总线型等

节省光缆资源(单纤)、节省设备资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低

抗多点失效

当配电网需要增加/减少设备、改变拓扑结构时，不影响原有设备的正常运行

无源光网络天然吻合配网通信需求，是配网自动化\用电信息采集系统通信的首选

(4)实施方案

1、全网双纤保护

LU和RU均配置两个光收发单元来组建1+1全保护网络。采用全光纤保护倒换技术，通过网络中不同的光纤路由，分别构成系统的两个通信方向，一个为工作方向，另一个为保护方向；上行提供串行口和以太网口与前置机相连，从而实现全网双路由，提高网络可靠性。

2、抗多点失效

首家将PON技术引入配网自动化通信领域，各远端通信站之间采用并联而不是串联方式，一个或多个站的停电检修或失效不会影响其他站的正常运行。

全光纤保护倒换技术

自动倒换：通过故障检测触发，如信号丢失、帧丢失、信号劣化等

强制倒换：通过管理事件激活，如光纤的预先设定路由、光纤更换等

目前业界唯一能抗多点失效的解决方案，1:1冗余组网，支持全光纤保护倒换

4．实例

4.1大坝变环网是以大坝变电所为配网主站，以附近9个开关站为配网子站的一个综合接入网。通过1+1保护实现光纤上数据、业务的高效传输。

4.2杨亭变环网是以武林变电所为配网主站，以附近7个开关站为配网子站的一个综合接入网。通过1+1保护实现光纤上数据、业务的高效传输

5．结论

随着国家智能配网的概念提出，各大城市配电工程的相继逐步兴起，作为光纤通讯第三代的技术代表的以太无源光网络，提供了一个相对稳定可靠的通讯平台，它的灵活稳定不受干扰的可扩展组网性适应了现行复杂的配网一次网架，并在今后一次设备的改造中通讯网络基本不受影响，并采用全网双光纤保护和抗多点失效技术大大提高了通讯的可靠稳定性，为配网通讯网络这个“瓶颈”提出了可行的解决办法。

参考文献

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【关键词】通信工程；光缆带业务；割接方法

在通讯需求不断发展的当今社会，利用光缆割接技术提高电路的利用率，使传统的电路割接转变为业务割接。对光缆业务割接就是在割接光缆的接口处进行调度，将接口电流调至同路的光纤备纤上。既能够保证电路的可用率得到提升，还能最大限度减小光纤割接给通讯业务带来的损失，进而使电路尽快恢复运行。利用光缆自身的备纤线路，调节光纤倒换割接的工作模式。并对工作进行核查总结，避免工作失误造成的损失，进一步提升工作效率。

1对光缆带业务割接的必要性概述

光缆带业务割接是线路维护工作的重要部分，由于室外线路容易受到多种环境因素影响，纤芯自身的质量也会产生变化，因此线路需要及时的维修变化，通过在裂变部位进行割接加入新的光缆，减少由于光纤终端在业务运行中的不利影响，提升整体的客户服务质量。通过电镀方式的调整，使运输资源的传输更加稳定，所以采用瞬断业务进行割接作业。在两次瞬断模式的光缆割接后，将系统整体的中断时间减少至10min。在整体质量的原因中的许多传输元素中，对光缆线路的中断业务割接是其中的重点内容。光缆线路在经历较长的中断时间后，会影响到电路的使用率与业务纤芯可用率[1]。一般而言，对中断光纤的割接时间是故障割接时间的三倍，通讯质量随着客户规模数量的扩大而进步，无论是业务繁忙时期或事情显示器，都应在24h内保证通讯畅通，同样，租用业务在网元出租业务推出以来，在电路工作中的应用也逐渐增加，客户也更加注重网络质量，对一些重要客户而言，宁可花大价钱也要享受到优质的网络质量服务。这就要求运行商要提升电路利用率与纤芯可用率，有效缓解割接业务带来的时间损耗，进而使整体的电路利用率得到提升。

2光缆带业务割接技术的工作进程

2.1制定合理光缆带业务割接人员及方案

安排现场割接人员通常是设置每次割接工作的现场指挥和总指挥。并在线路割接前，应在了解实际情况后由线务部门制定出专业的光缆带业务割接方案，并就割接内容填写工作申请报告。再由上级部门进行审批[2]。申请报告的内容应包含割接工作的原因、工作环境概述以及对光纤运用的系统状态等。线务部门要在此基础上记录割接光缆纤芯的实际工作内容，并尽量降低纤芯割接倒代中的损失率，对割接工作的顺序步骤填写清楚。并填写纤芯色谱列表至光缆的接入端面，同时做好突发事件地应急预案。

2.2准备光缆带业务割接前的工作

现场人员应准备的割接工作中，先由工作人员检查携带的器材设备，并在工作前2h达到各自的班组工作区域。对割接前的重要电路位置使用迂回方式倒代调开，对备用纤芯的登记核对工作，应在割接开始前1h就在机房中进行。应急方案的制定，为避免在续接过程中发生电路中断的意外，因而要加强机务部门和线务部门的配合工作，并在割接前共同制定应急方案。一旦实际接续中发生纤芯中断的事故，则应对事故进行及时的哦按段处理，使其恢复正常的工作运行，现场接头组应做好原接头光缆盒中的纤芯核对标记工作。

2.3光缆带业务割接工作环节

开始割接工作后，首先使用光缆开剥，进而通过两侧机房通信的联络建立，可在接头组进行光缆的开剥工作。之后可由两侧机房人员指挥两组接头人员按照割接资料对备纤纤芯识别核对，通过线路测试人员的指挥，使用OTDR的测试方式进行测试。并按照割接顺序发现割接束管中的光纤，对这些光纤逐个绕模[3]。通过测试人员的观察，将光功率损耗较大的纤芯确认为备纤纤芯，而后折断纤芯在两侧线路测试人员的引导下，同新光缆中的备纤一一熔接。若是发现工作中存在失误，则立即采取现场应急措施进行抢修。备纤连通后应使用OTDR方式在机房测试，结果合格后再由两侧机房人员做好备用纤芯的接入整理工作，再调整接好的备用纤芯。完成光纤倒代工作后由机房操作人员再调节割接现场的纤芯，折断纤芯熔接接续，再由机房测试，进而将原纤芯快速恢复到系统中。接下来就可依照指定的割接操作位置，进行上述环节的重复操作。当系统完成割接工作后依然没有恢复正常工作时，机务部门和线务部门应配合查找故障原因，并采取相关的倒带方案进行割接倒代，若是没有相应倒代方案，则可以启动应急预案，尽快恢复系统出现的问题故障[4]。系统完全恢复后机房工作人员也应汇报至调度指挥中心，经指挥中心同意后方可进行现场的割接工作，指挥接头盒的保护封装工作，并对现场进行清理，为割接工作收尾。

3在光缆带业务割接过程中应当注意的问题

在光缆带业务割接工作的操作过程中，安全问题是其中的重中之重。在保证电路尽快恢复正常的情况下，尽快对多修电路进行恢复，将安全隐患进行消除，因而在工作中应重视以下几点：工作人员应建立正确的服务观念，对各个用户端到端的质量进行保证。并在工作开始前制定严密的计划预案，在与相关人员行协调沟通后，加强各部门工作的责任分工，保证人员分工明确，增强工作的一致性。在对管道敷设光缆铺设较多时，应当先确认各个割接工作点，并通过标记光缆避免光缆开错行为的发生。还应当测验敷设的新光缆性能在其性能指标核验通过后才可进行割接工作[5]。对新光缆中接头位置运用光纤线序进行检查，并对线序查清，在割接光缆中色谱、线序、管序查清后，根据各自的系统开放信息综合制定表格。特别是当割接光缆的色谱结构和与新光缆结构不一致时，一定要依据两种光缆结构、线序和色谱确定新老光缆的接续方案，并将情况制定成表格。在割接工作开始之前，工作人员应对使用仪器、所需工具检查性能标准，并对所有参与割接的工作人员进行学习培训工作，结合上级部门审批意见对割接步骤进行了解。让大家对割接断接光纤的顺序、发生意外时的电路抢修方案、接续人员开剥光缆和松套管、停电路顺序、工作的机房调整等工作内容进行了解。割接工作人员应提前对施工现场进行勘察，在进行割接光纤工作时，避免受到竣工资料或是光纤误接的事故影响。割接人员应在光纤断接前同机房测试人员配合工作，对将要断裂的光纤利用识别器辨认，并在线路割接工作完成后及时提醒机务工作人员恢复线路，并安排人员在施工位置等待工作反馈情况，确认线路运行正常后才能离开施工作业现场。

4结语

在施工机具、光缆维护表持续更新的大背景下，对光缆割接业务的管理工作也在逐渐完善，作业流程也得到了持续优化。工作效率也在不断提升，通过光缆带业务割接使电路故障解决的更加快捷，因而使业务割接技术的应用更加普遍，在通信网络中的发挥了良好可靠性，从而满足社会日益发展的通讯，相关部门也要不断提高服务质量，为广大通信客户提供更为高效安全的网络服务。

参考文献

[1]李鑫.分析通信技术中光缆带业务割接的必要性及技术特点[J].通讯世界，2016（15）：98~99.

[2]董伟，叶宪军.对光缆线路故障原因及处理方法的分析[J].中国新通信，2014（13）：25.

[3]汪杨.中国电信带业务线路割接设计与实现[J].软件导刊，2015，14（8）：149~151.

[4]张开俊.关于通信光缆带业务割接的技术的实践研究[J].工程技术：文摘版，2016（8）：00241.

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【关键词】四遥 线路光纤纵差保护 微机保护装置 控制回路 二次接线设计

1 综述

对于进线线路引自另一个变电站同一电压等级母线的变电站，其进线开关因光纤纵差保护为与上级变电站配合，须与上一级出线开关使用同一厂家、型号的保护装置，而站内原有微机保护系统往往为另一套不同厂家出产，存在进线开关微机保护装置与站内原有微机保护系统不兼容，导致遥测、遥信、遥控、遥调功能无法实现的情况。

针对这一情况，现有的解决方案有以下几种：

（1）在变电站增加与进线保护装置配套的通讯及后台系统，与原有微机保护系统相互独立，专用于进线开关的“四遥”功能的实现。缺点为需增加整套通讯屏及后台监控机，成本过高。

（2）使用不同厂家的保护装置与微机保护系统，其中遥信、遥测功能较易实现，而遥控、遥调的实现需修改通讯协议，定制远动系统终端软件，实现保护装置的正常通讯，从而实现“四遥”功能。缺点是需联系厂家技术人员定制编写通讯协议及后台软件，实现难度较大。

（3）采用不同厂家两套微机保护装置，设计改造控制回路使两套装置分别实现保护跳闸功能和“四遥”功能。此方法仅需在原有基础上增加一台线路保护装置，成本低，实现难度低，且能按计划实现预计功能。

由上可以看出第三种方案具有一定的优势，本文以实例介绍了第三种方案的具体实现方法。下面以南瑞继保RCS-9613CS线路光纤纵差测控保护装置与南自机电PDS-741数字式线路保护测控装置共同控制的同一进线开关柜的控制回路接线为例，分析二次回路接线中出现的问题，并提出了二次接线解决方案，供技术人员参考。

2 基本情况

晋煤集团供电分公司凤北35kV变电站两回35kV进线分别引自凤凰山35kV变电站337、338开关，架空线路总长分别为3.253km、3.184km，其进线开关363、364配备光纤差动保护与过流I段、过流II段保护，均采用南自机电PDS-741数字式线路保护测控装置实现。

2013年凤凰山35kV变电站进行了综自系统改造，由原有南京南自机电自动化有限公司的PDS-7000微机保护系统更换为南瑞继保RCS-9000系列装置，为配合上一级变电站，保障线路光纤差动保护的实现，凤北35kV变电站进线开关计划使用南瑞继保RCS-9613CS线路光纤纵差测控保护装置实现进线开关光纤差动及过流保护。由于需要与站内原有南自系统通讯及后台配合，仍使用南自PDS-741数字式线路保护测控装置实现“四遥”功能。需重新设计二次接线来保障两套保护装置的配合运行。

3 设计思路及分析

设计原则：与微机保护双重化配置不同，该进线开关柜配备的光纤差动保护与过流保护仍使用同一保护装置实现，接线的基本原则是安全可靠，并兼顾投停、检修的灵活便利。从以往的保护误动事故案例统计分析来看，二次回路的复杂性是造成保护误动的主要原因之一，故两套保护装置间的联线应尽可能少，以减少因二次回路接线复杂造成的保护误动。

将设计思路归纳如下：

3.1 总体设计思路

使用南自PDS-741数字式线路保护测控装置实现进线断路器手动合闸、手动跳闸、遥控合闸、遥控跳闸、合位监视、跳位监视、遥测数据上传等“四遥”功能，南瑞RCS-9613CS线路光纤纵差测控保护装置仅用来实现在故障时跳开进线断路器。与上级变电站光纤纵差保护用通讯光缆联入RCS-9613CS装置，原PDS-741装置控制回路尽可能保持完整，将南瑞RCS-9613CS保护跳闸回路接入原PDS-741装置控制回路中实现功能。

3.2 直流控制电源与装置信号电源的选择

《国家电网公司十八项电网重大反事故措施继电保护实施细则》中对多重保护的直流电源未做明确规定，由于两套保护装置均使用DC220V电源做为装置电源和操作电源，为简化运行人员投停操作，同时保障不因产生寄生回路使回路中产生环流而引起保护误动作，要求装置信号电源与操作电源分开，两装置的信号电源相互独立。

在本次回路设计案例中，南瑞RCS-9613CS控制回路仅取其保护跳闸出口继电器的常开接点，相当于在PDS-741保护跳闸回路中增加了一个无源接点，因此两保护装置控制回路均使用PDS-741装置的同一操作电源。

同时按《实施细则》要求，独立的保护装置直流回路必须全部取自该保护专用的电源端子对，故采用南瑞RCS-9613CS光纤差动保护跳闸接点无源回路两端必须使用单独的端子接入PDS-741保护跳闸回路中。

3.3 防跳回路的选择

两个保护装置均内置防跳回路，为防止两个防跳继电器配合问题出现使防跳继电器动作后无法返回，接线时应只使用其中一个防跳回路，出于减少接线复杂度考虑，使用南自PDS-741数字式线路保护测控装置防跳回路。

按设计要求，南瑞RCS-9613CS实现线路故障时与对侧光纤差动保护装置配合跳开进线断路器功能，防跳继电器（TBJV）、合后位置继电器（KKJ）、跳闸保持继电器（TBJ）及合闸回路、合位、跳位监视回路均不应接入实际使用控制回路中，因此仅使用图1中虚线部分即可实现功能。

图1中，KD为接线端子排，13KD2、13KD9为增加的该回路专用电源端子对，13n4XX为装置背板接线端子，13LP1为RCS-9613CS保护跳闸压板，BTJ为装置内部保护跳闸继电器出口接点。

为防止产生寄生回路，将图1回路两侧与原回路断开，直接接入南自PDS-741装置控制回路操作正电源中。即将图1回路与南自PDS-741装置保护跳闸出口并接，如图1所示。

图1 改造后的南自PDS-741控制回路原理图（局部放大）

实际运行中取下南自PDS-741装置原配的保护跳闸压板（1-42XB1），投入南瑞RCS-9613CS保护跳闸压板（13LP1），两套保护装置设置定值相同，由南自PDS-741保护装置发出故障信号，南瑞RCS-9613CS装置实现保护跳闸回路的接通。

3.4 装置电压、电流回路

两保护装置电压并接自PT同一绕组，由于光纤差动保护所需CT绕组与过流保护使用 CT绕组极性相反，同时按《国家电网公司十八项电网重大反事故措施继电保护实施细则》要求，两保护装置电流分别引自CT相互独立二次绕组。

4 实施效果

现晋煤集团供电分公司下属机关35kV变电站、凤北35kV变电站合计4个进线开关全部采用上述接线方式，实现了两套不同厂家保护装置分别独立实现开关柜“四遥”功能与保护跳闸功能，均稳定运行，未出现异常，有效降低了综自改造时的设备购置成本，实现了预计功能，在实践应用中取得了良好地效果。

5 结语

随着现场运行的微机保护设备不断更新换代，许多二次回路需根据现场实际情况进行变更，在变更中既要把握重点，又要重视细节，使二次系统真正成为电力系统的安全屏障。

参考文献：

[1]张晓亮，李江龙.谈变电二次设计过程中的细节问题[J].科技情报开发与经济，2006（24）：284-286.

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【关键词】 Profibus DP 光纤 WinCC 通讯

1 前言

邯钢邯宝公司炼铁厂2*360m2烧结于2008年11月竣工并投入生产。配套的配料、机头、机尾、整粒和成品电除尘各2套。随着计算机技术、电子技术、通信技术的飞速发展，电除尘的控制技术水平和自动化程度也越来越高，但从众多的控制方案中选择安全、经济、可靠的的技术方案，必须综合多方因素综合考虑。我厂的电除尘器在生产实践过程中，暴露出了众多自动化控制问题，严重影响设备的运行和管理。因此，在提倡节能减排政策的今天，合理优化电除尘控制系统进行高效的数据通讯和运行管理来提高电除尘器的除尘效率和能耗利用率有着非常重要的现实意义和社会意义。

2 电除尘系统概述

电除尘器由除尘本体和高压供电装置两大部分组成。电除尘器本体是实现烟尘净化的场所，通常为钢结构件。电除尘器的高压供电装置分为高压电源控制系统和低压控制系统。

高压电源控制系统根据烟气和粉尘的性质，随时调整供给电除尘器的工作电压，使之能够保持平均电压稍低于火花放电的电压情况下工作。这样，电除尘器将尽可能获得较高的电晕功率，达到很好的除尘效果。低压控制系统主要用来实现阴、阳极振打控制；保温室温度控制；灰斗卸、输灰控制；安全联锁等功能。自动控制系统应用当今流行的集中管理、分散控制原则，以上位机与下位机组成一个小型工业控制网络，既可以实现电除尘器运行的自动监控。系统能够完成运行数据采集、监控功能（主要用于生成V-I 特性曲线）、趋势分析功能、能量管理控制（EMS）功能、远程控制/设定功能，使工厂除尘设备操作系统真正实现自动运行和综合管理。

电除尘控制系统的硬件组成包括上位机（工业控制计算机）、下位机（分担数据采集、处理功能的PLC和高压电源控制装置）、高压数据RS232/RS485隔离中继器等。电除尘控制系统软件采用基于Windows XP操作平台的SIEMENS WinCC 6.0组态软件，WinCC 6.0软件基于开放的组件技术，专为工厂级系统之间提供易于集成和协同多任务工作环境设计，适合于高速处理各种工艺数据、数据收集和趋势分析、人机友好界面，系统的设定、操作和使用简便迅速；远程通讯诊断和网络技术的应用，进一步提高系统运行效率；优化生产设备和企业资源管理。

3 通讯存在问题

我厂电除尘自动控制的高压电源控制系统通过RS232/RS485隔离中继器，由西门子PROFIBUS-DP总线电缆将信号由现场送至烧结主控室，经RS232/RS485隔离中继器送至上位机；低压控制系统采用SIEMENS S7-300作为站，由西门子PROFIBUS-DP总线电实现Profibus DP实现通讯。因设计初期考虑问题欠周全，低估了工作环境对设备的影响，导致设备在使用过程中时常出现信号中断、数据丢失等问题，大大影响了工作效率和日常运行操作。

造成上述问题的主要原因有：

（1）通讯线缆选型。Profibus DP总线电缆采用实心裸铜线导体作芯线，加厚铝箔和加密裸金属丝编织层，紫色PVC外护套。虽理论单线传输最大距离为1000m，且具有较好的屏蔽效果。但在实际使用过程中，因线路经过烧结主控楼，该区域电缆竖井和桥架线路密集，高压电缆较多，采取了分离措施么没有达到良好的屏蔽效果。

（2）通讯方式选择。RS485通讯方式将多台高压电源控制柜，通过PROFIBUS DP总线电缆，将控制器通过手牵手串联的方式，接到计算机串口上，实现一台计算机（软件）对多台控制器的管理和通讯。通讯距离：最远的控制器到计算机的连线理论上的距离是1200米，建议在800米以内，能控制在300米以内效果最好，而我厂实际控制距离超过800米。RS485较以太网优缺点比较， RS485的优点：成本比较低廉，单独组网，不会受到其他设备的共用网络的干扰。RS485控制器的缺点：组网数量有限，设备越多网络越复杂，受到干扰越大。组网范围有限，一般只能在几百米范围内。通讯速度比较慢，监控画面有延迟，操作相对迟缓。

低压控制的PLC通讯采用Profibus DP通讯方式与RS485的物理接口是相同的接口。

4 改造措施

（1）将西门子PROFIBUS-DP总线电缆改为光纤光缆。

与铜质介质相比，光纤无论是在安全性、可靠性还是网络性能方面都有了很大的提高。除此之外，光纤传输的带宽大大超出铜质线缆，而且其支持的最大连接距离达两公里以上。光纤光缆具有抗电磁干扰性好、速度快、传输容量大等优点。

光纤网络链接的节油常见的有两种，一种是ST接头，一种是SC接头，ST接头通常称为圆头，SC接头通常称为方头。

光缆中的纤芯盒尾纤重的纤芯在光线熔接机中熔接之后安装透明的热缩保护套管，并固定到光纤盒的中部。将PROFIBUS-DP 通讯方式改为TCP/IP。

与PROFIBUS-DP通讯方式相比TCP/IP 通讯方式采用国际标准的流行通讯协议，先进性和性能都比较好，通讯速度快，通讯质量稳，不容易受到外界干扰。

高压电源控制柜采用MOXA NPort 5130将RS485接口转为以太网接口。MOXA针对串口互联网服务器开发了软件NPort Administrator。

低压控制系统的S7-300 PLC站点增加西门子PLC CP343-1 6GK7 343-1EX30-0XE0，并通过Setp7软件对其进行硬件组态，配置IP地址相关参数，实现低压TCP/IP控制。

（2）WinCC视窗监控软件驱动以及变量组态。

WinCC变量管理中新建SIMATIC S7 PROTOCO SUITE驱动，并在TCP/IP下建立变量组及变量，实现低压控制系统通讯。高压柜非西门子或其他品牌标准通讯规约，由生产厂家提供以太网通讯控件GYcom.ocx文件，并在WinCC智能对象中进行注册和组态。

5 结语

本系统改造与2012年7月实施，改造后的控制系统从根本上解决了信号干扰、数据丢失、操作失控等问题，真正实现了管理、监测和控制的一体化、智能化。希望我厂测改造实践能够给电除尘系统设计和维护单位提供参考和借鉴。

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摘要:光纤通讯是利用光与光纤传递讯息,它是有线通讯的一种。像我们所知道的,光经过各种方法进行调变后便能够携带资讯,传递出讯息。温度是现代生产过程中的一个非常重要的参数,要保证产品质量和生产安全就必须对温度有一个相当的控制权。所以,本文就光纤通讯的远程温度监测系统研制进行下探讨。

关键词:光纤通讯 远程监测 温度监测 系统研制

1、研究光纤通讯远程温度监测系统的目的

光纤通信具有携带容量比较大,保存数据良好等优点。当今最主要的有线通信方式已经被光纤通信所占领。我们简要介绍一下它的传输方式:首先将客户需要传送的信息内容在发送端也就是输入端输入到发送机中,然后通过一系列的方法将信息叠加或调制到作为信息信号载体的载波上,我们传送的是一种光物质,然后将已调制的载波通过不同的传输媒质传送到远处的接收端,也就是最终客户需要发送的地方,再而由接收机解调出原来的信息。知道光纤通讯的传输方式,我们也就知道光纤通讯的优点,不仅仅传送量大,而且保密性良好。

温度是现代生产过程中的一个非常重要的参数,它可以决定生产最后的产物。对于“温度”这个概念,我们应该用全新的理念去解释,它不同于以往单纯的“温度”,现在以一种温度监测系统而存在。所以对温度的监测是保证产品质量和生产安全的重要手段。目前,温度自动监测技术在我国的工业生产中应用已非常普遍。这为我国的工业发展作出巨大贡献。

但是,如何把光纤系统和温度监测系统有机的联系在一起,我们还面临着问题。在工业上,大多数是采用有线的传输方式。但是,远距离的线路铺设,后期维护的成本过高,引线过长等等问题导致整个系统的传输速率变慢,功耗上升、稳定性下降。所以,我们要研制一套通信可靠有保证、运行稳定不出差、采集速度快速迅捷、自动化程度相对较高的实时温度监测系统,保障系统的安全运行是非常必要的。

2、光纤通讯的远程温度监测系统的总体设计

2.1 设计缘由及案例分析

我们就拿油田的开采为例来说明光纤通讯的远程温度监测系统的总体设计。在油田中刚刚开采的石油一般都呈稠状,在低温下,油很容易冻结呈块状,从而把导管堵塞,所以在石油的输送过程中我们必须对输油管线采取伴热措施,以确保石油的正常输送。在冬季这种低温情况下,石油堵塞管道时有发生,这就说明管线能否及时伴热是管道能否正常输送的关键因素。现在主要采用高温蒸汽与高温燃气水套炉伴热这两种的伴热方式,而伴热设备是否正常工作的重要指标以温度作为考核的。

现在对于伴热线管道检测所采用的方法主要是人工现场检测各管线温度,但是在冬天这种环境恶劣,温度低下,工作量又相当庞大等因素的影响,会使工作效率降低,有时管道的堵塞等显而易见的问题都难以及时发现。因此,在冬季温度极低的情况下,必然有不安全隐患。就拿大庆石化为例,它的输油管道伴热线在我国东北严寒地区,这个地区冬季气温很低,而且会持续出现低温现象,造成石油输出的困难。所以,研制一套完善的远程温度监测系统我们迫在眉睫。

2.2 系统总体设计原理

我们就对东北某石化炼油厂内输油管道伴热线研制的一套远程温度监测系统进行分析。根据石化炼油厂的实际情况,确定了使用太阳能供电的光纤网络通讯方案。对于系统的下位机部分,使用温度传感器与智能采集模块,采集和处理信息信号。研究了一种便宜的,低功耗的近距离无线组网通讯技和网络拓扑结构的特点,对各层帧结构及协议结构的工作原理进行分析与探讨,通过设置和调试S02系列通讯模块,我们完成低功耗的近距离通讯技术的远端数据采集与传输这一艰难的技术。并且确定了光纤通讯网络的架构和网络通讯所必须的硬件设备,并完成了对各种硬件设备的设计与选用以及设备间相互通讯的调试,我们更采用互联网这一新颖快速的工业组态软件实现了对温度监测系统远程监测的目的。而在系统的上位机的监测部分,通过对软件的需求及功能分析,在网际组态的基础上开发和研制出中心监测这一重要软件。这个软件的开发,使得我们实现对温度和湿度等重要参数的随时监测、远程摄像监测、超越界限报警、数据随时记录和查询以及用户个人管理等功能,并设计了一套令客户满意的监控界面。这个控制界面简洁易上手。我们经过一段时间的试运行,发现这个系统具有这些优点:通信稳定没偏差,传输速度很快,操作简单上手,数据可靠有保证,系统运行正常,可以满足伴热线管道温度监测的需求。

远程控制我们可以采用系统:以低功耗,高性能CMOS8位系列单片机为控制单元,并采用Dallas单线数字温度传感器DS18820采集现场温度数据而设计的远程温度控制系统。这个系统具有的优点如下:结构新颖、电路简单而且方便控制,其监控的温度范围为-55℃～99℃,完全符合当地的温度,温度值显示的精度为0.01,可以自由设置控制温度的上、下限。如果系统超过设置上、下限温度,该系统还可以自动报警。

3、光纤通讯的远程温度监测系统的应用

随着科学技术的不断发展,光纤通讯的远程温度检测系统应用于许多领域。光纤光栅温度在线监测系统是一种全新的在线温度监测报警系统,具有防爆的特点;煤矿安全也成为社会关注焦点,煤矿中各类系统相互独立,通讯简单可靠,在煤矿远程通讯中的CAN-bus已被西北东北多个地方采用,大大减少了煤矿事故的发生,光纤通讯远程温度监测系统应用于各个行业。

4、结语

相信,光纤通讯的远程温度监测系统应用于各行各业,它具有广阔的应用前景。想获得更高的更好的经济和社会效益就必须加大光纤通讯的应用与推广,让更多的人去了解,去使用。只有不断完善,才能更好地为社会为人民创造更多的利益。它的出现,不仅仅是科技的发展,更是社会的不断向前推进。

参考文献

[1]赵远飞.光纤传感器的输油管道远程安全监测系统研究.2012,07(11);79-81.

[2]胡艳兵,李良庚.基于光纤通讯的水库流量检测系统.2008,3(09);69-71.

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Abstract: The ship unloading machine is an important equipment of coal fired power plant, its working state highly affects the economic stability and fuel management of the coal handling system, the core equipment of ship unloader is its electric control system. Two ship unloading machines in A company have been running for more than ten years, gradually have a series of problems in recent years, such as decline of operation stability, the lack of technical support and high maintenance cost. Therefore, the author takes A company as an example, and has carried iton the thorough research.

关键词： 卸船机；旧设备改造；电控系统；综合改造

Key words: ship unloader；the transformation of the old equipment; electric control system；comprehensive transformation

中图分类号：U653.928.+1文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）23-0041-02

0引言

本文主要就卸船机的运行、维护现状进行了全面分析。两台卸船机上使用的电气系统设计方案在刚完成时，整套系统性能优良，运行稳定。随着使用时间的增长，一些零部件的性能下降、故障率提高，严重地影响了整机的安全稳定运行和卸船效率。并且随着技术和产品的不断升级，这套电控系统大部分的零部件均已经进入生命周期的末尾，维修和技术支持变得越来越困难。大部分备件只能通过一些商来购买库存货，有的零件甚至只能通过非正规渠道购买二手备品，其质量和品质难以保证，并且价格很高，对整个系统的安全稳定运行和日常维护均造成了很大困难。

1公司概况

A公司拥有2×600MW机组，公司的第一、二台机组已分别于2000年7月和2001年5月投产，燃料输煤系统也于2000年开始投产。燃料输煤系统由十九条皮带机、两台斗轮机和两台卸船机以及一系列的辅助设备组成，其中卸船机起着举足轻重的作用，承担着繁重的卸煤任务，在系统中拥有着不可取代的地位，同时，其技术难度又是整个燃料系统中最高的。公司给燃料部下达的生产目标是提高设备的使用安全性和经济性,防止设备故障，提高卸煤效率，防止出现拖延船期的情况。

2设备概况

两台1250t/h抓斗桥式卸船机为带有补偿功能的小车牵引桥式抓斗卸船机，额定生产率1250t/h，最大生产率1500t/h，适用于2万吨级大型船舶卸煤作业。其主要结构由主小车、辅小车、抓斗、机器房、电气房、司机室、变幅机构、小车驱动机构、起升/开闭机构、防尘装置、接料系统、大车行走机构、金属结构等部分组成。

起重机机械部分由科尼公司制造，ABB瑞典提供整套控制运行设备。其运行控制由AC410系统控制，传动采用DCV700（DCS500系列成柜配置），并配备APC机构运行控制器（包含GPO抓斗控制）。

近两年来，两台卸船机出现了较为频繁的故障现象，主要遇到的问题有：

①传动变频器出现跳闸情况较多；②1#卸船机起升机构频繁超速跳闸；③检修中发现变频器内板卡出现严重老化现象；④备品备件停产，维护成本高。

3改造方案设计

3.1 PLC系统型号选择

PLC主机型号的选择往往决定了整个控制系统的选型方向，只要选择好了PLC主机型号，其它的远程站型号、通讯模块型号、传动变流器的通讯模块型号以及通讯、控制方式就都能确定了，它们只要选择配合主机的型号即可。

根据以上对于改造设备选型的要求以及现场的实际工况，决定选择AC800M作为此次改造的PLC主机:

AC800M控制器以前主要用于复杂大系统控制，随着技术的发展，价格逐渐下降，开始在中、小型系统中得到应用。目前这类产品为ABB的流行产品，以取代原来的AC410等控制器。对于不同的应用，可以选择不同性能的AC800M CPU。

根据前述的选型原则，由于我们对PLC主机的运算能力要求并不是特别的高，因此考虑到改造工程的性价比，选择了AC800M系列的PM864 CPU。

AC800M控制系统的优点：

①CPU运算速度快，能适应复杂系统运算；②远程通讯主要采用Profibus-DP总线通讯。对非ABB设备通讯兼容性大，如西门子的设备，编码器，操作手柄等均可采用Profibus-DP通讯；③系统软件支持多种编程语言，例如：梯形图语言（LD），功能块图语言（FBD），指令表语言（IL），结构化语言（ST）等，我们的检修维护人员可以看懂程序，软件维护方便；④备件便宜，AC800M系统为ABB的主推产品，目前市场上有较多的供应商可以提供此类产品；⑤AC800M起重机软件更为稳定、成熟。目前新建起重机ABB控制系统均为基于AC800M的程序。应用越多，程序也就更稳定、合理。

在之前日常检修和维护中，发现I/O模块是一个频繁故障点，主要是由于卸船机在运行中的震动与晃动十分剧烈，原先的S800系列由于结构细长，在起重机振动的工况条件下，导致输入输出模块与其接线底座接触不良，出现I/O模块丢失故障，从而导致各类故障以及停机情况的发生，严重影响了卸船机的安全稳定运行以及工作效率。这个问题也是此次改造想要一并解决的问题之一，在改造前的外出调研工作中，得知温州电厂的改造项目采用了一种模块与底座一体化设计的设备，其抗振动性能很好，非常适合于卸船机的实际工况，通过与ABB公司的沟通，得知这一种I/O模块型号为S800L系列I/O模块。

其优点主要是：

①由于模块集成了接线端子，直接安装在机械导轨上，在机械上提高了系统的可靠性；②模块本身及安装结构扁平，更加适应振动大的现场环境，提高了系统的可靠性；③由于其产品定位相对原先的S800I/O模块更低，因此价格更加低廉。

综合来看，S800L是适合此次改造实际情况的最佳

选择。

综上所述，改造后，将由ABB最新的AC800M控制器替代原有的AC410控制器，S800L的I/O模块替代S800的I/O模块，并在系统中集成ABB卸船机专用的起重软件，该软件能够有效地协调和控制卸船机各机构的运行动作。远程通讯采用光纤通讯，柜内通讯采用Profibus-DP总线通讯，以取代原来的AF100双绞线通讯。

这种配置的优点为：

①投入少，硬件性能得到极大的提升（只要升级CPU、各通讯模块、I/O模块即可）；②系统抗干扰性强，通讯速率快；③软件得到极大提升，使用ABB最新的卸船机控制技术；④配件采购方便，使用目前ABB主推的工控产品。

3.2 通讯系统设计

在通讯系统的设计方面，考虑到要尽量利用原先的光纤线缆，这样可以节省下大量的施工时间（在诸如卸船机这样的高空作业环境内重新敷设室外光纤的工作量很大，并且也有一定的危险性）。

在 PLC 主机柜内安装两块主光纤模块，一块负责正常情况下的数据通讯，连接到工程师站电脑、PLC主站、各个远程站（远程站1、司机室远程站）和各个传动系统（起升机构、开闭机构、小车/臂架、大车机构），是主通讯通道。

另一块负责作为传动系统调试时使用的通讯模块，连接到各个传动系统（起升机构、开闭机构、小车/臂架、大车机构）通讯模块上的DRIVE WINDOW调试借口，专门用来读取各传动系统中的数据参数和运行情况。司机室的监控电脑（提供给操作司机实时监控画面）则是通过另一路的TCP/IP转换成光纤和工程师站做单独通讯连接。

考虑到整个电器房内有较多变频器，电磁干扰情况较为严重，通讯系统基本都是使用抗干扰能力强的光纤通讯方式。

参考文献：

[1]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京：机械工业出版社，2009.

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关键词：DCS智能仪表通讯

中图分类号：TM619 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）05-0000-00

本文将以U6-200智能控制器、JX-300XP DCS为代表，介绍了DCS控制系统与智能二次仪表的通讯建立、调试步骤及注意事项。

1 U6-200智能控制器与JX-300XP DCS简介

U6-200智能控制器是按照IEC61010-1：2001 设计的新型集成化可编程控制器，适用于各种场合的自动化检测、监测及控制。该控制器采用RS485、RS-232或以太网通讯方式，不仅可在仪表之间进行点对点通信，各台仪表还可和上位机组成一套完整的监控管理系统，对各车间各工段的自动化控制进行集中监控和管理。U6-200智能控制器可选用7英寸触摸式液晶屏作为显示和操作界面，前方面板防护等级符合IP65要求。U6-200智能控制器外观，如图1。

JX-300XP DCS为SUPCON WebField 系列控制系统之一，该系统应用了成熟的信号处理技术、高速网络通信技术、可靠的软件平台和软件设计技术以及现场总线技术。采用了高性能的微处理器和成熟的先进控制算法，全面提高了控制系统的功能和性能。同时JX-300XP系统中增加了与多种现场总线仪表、PLC以及智能仪表通信互连的功能，已实现了Modbus、HostLink 、Profibus-DP等多种国际标准协议的网际互联，使其成为一个全数字化、结构灵活、功能完善的开放式集散控制系统，能适应更广泛更复杂的应用。JX-300XP DCS控制系统构架，如图2。

2 通讯方式、协议介绍

根据不同的通讯距离、现场工况，选择采用不同的通讯方式。例如：RS232、RS485、以太网、光纤通讯等。

为了实现两个设备的成功通讯不仅要选择正确通讯方式还需要相同通讯协议，在通讯过程中两台设备承担不同的任务。在通讯过程中提供数据的一方我们称作服务端（Server），使用数据的一方称作客户端（Client）。在通讯链路正常、协议匹配的情况下，一般客户端发送请求，服务端发响应并建立通讯。工业现场常用通讯协议有：Modbus-RTU 、Modbus-TCP、Profibus-DP、CAN协议等。为了实现不同通讯协议设备间的通讯，需要采用协议转换器。市场中相关产品在通讯中广泛应用，如：Profibus-DP TO Modbus 、CAN TO Modbus等。

3 通讯建立步骤

（1）通讯网络的构建。根据现场条件、通讯距离，布置通讯介质、设备并按照相关规范要求做好作正确连接。例如：光纤收发器、接续盒、交换机的放置、光纤熔接；屏蔽通讯电缆、以太网线布置等。

（2）设置智能二次仪表通讯参数。当DCS控制系统采用Modbus-RTU、RS485通讯方式与U6-200智能控制器通讯时，U6-200智能控制器通讯参数需设置：通讯方式、波特率、数据位、停止位、校验位、仪表地址。U6-200智能控制器通讯参数设置界面，如图3所示 。

（3）DCS控制系统进行相关组态。根据智能二次仪表通讯协议、相关通讯参数，对DCS组态可实现对智能二次仪表数据采集与下发。如果智能二次仪表协议比较特殊，DCS控制系统没有解析该协议的功能模块，为了实现与该智能二次仪表通讯，只能编写相应通讯模块。

4 案例介绍

用户现场有U6-200智能控制器近20台且布局分散，该智能控制器不仅IO点数多而且信号类型丰富。用户需要实现在DCS控制系统上监控所有U6-200数据并进行相关操作。根据多年的工程经验，我们提供了可靠的解决方案，不仅实现了U6-200与JX-300XP DCS大量数据的采集、下发而且保证了通讯的可靠性、正确性、实时性。

DCS控制系统通过通讯卡件对智能二次仪表进行数据采集、下发。

中控JX-300XP控制系统中XP248卡件为多串口多协议通讯卡（亦称网关卡）是DCS系统与其它智能设备（如PLC、变频器、称重仪表等）互连的网间连接设备。XP248卡件支持Modbus 协议、HostLink 协议以及自定义通讯协议，支持Modbus 协议的主机模式和从机模式。？？

XP248通讯卡支持4 路串口的并发工作，每路串口支持RS-232 和RS-485 两种通讯方式。4个串口可同时运行不同的协议。四路串口中COM0-COM1，COM2-COM3 可以配置为互为冗余的串行通道，这样提升了通讯的稳定性。

JX-300XP DCS与多台U6-200通讯时，首先通过RS485总线方式将不同生产区域的多台智能二次仪表的通讯端口进行物理连接，再与DCS控制系统的XP248卡件COM口相连接。U6-200具有标准的Modbus 协议，JX-300XP DCS与U6-200很便捷的实现了数据采集、下发及分布数据的集中监控。在通讯过程中JX-300XP DCS作为通讯主站、U6-200作为通讯从站。DCS从U6-200读取数据，在DCS中组态，如图4。

DCS相关组态介绍：

GW_SETCOM为串口通讯参数设置模块，可以实现串口通讯参数设定：波特率（Baud）、停止位（Stopbit）、数据位（Databit） 等；

GW_MODBUS_RTU模块调用ModBus协议，实现ModBus协议智能设备的I/O点与自定义变量相互映射，从而实现对智能设备的监控。在功能模块Slave处，应该写通讯仪表地址。

GW_GETCMDINFO模块通讯数量质量监控模块；

GW_GETFLOAT模块将采集的数据转换为半浮点数；

如果现场关键工艺点仪表信号已经接入DCS控制中，现场需要观察相应数据。通过DCS与智能二次仪表建立通讯、DCS控制系统组态可也实现DCS将相关数据下发到现场智能二次仪表上并在现场显示。这种方案为用户节约大量成本，如：1进2出信号隔离器若干个、信号电缆若干米、节省仪表工程安装调试、维护费若干等。

在建立现场多台智能仪表RS485总线通讯方式时需要注意：其一，要先检查各智能仪表RS485通讯功能是否正常。由于各台仪表RS485通讯口需串在一起，如果其中一台仪表通讯存在故障就会影响其他设备通讯。其二，须做好各台仪表接地工作，如果其中一台仪表受到强电流干扰或雷击，其他仪表通讯可能会受影响、甚至损坏仪表的通讯功能。其三，须做好RS485通讯总线屏蔽层接地工作，以提高通讯的抗干扰能力和稳定性。

5 结语

通过长期的实践、总结，将DCS控制系统与智能二次仪表通讯的成功应用与大家分享。也许能为大家解决相关问题，拓展思路、提高工程效率，节约成本、提高生产效率提供一些支持。

参考文献

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关键词：CDMA 1X DTU 配变

1. 概述配电变压器是配电网中的一个重要设备，配电变压器是电力供电的最基本单元，配电变压器的监控对配电自动化管理、线损分析、负荷预测、电力需求恻的管理具有重大意义。

2 配电系统情况介绍配电变压器（简称配变）是配电网中将电能直接分配给低压用户的设备是低压（10KV）配电网与用户380/220V配电网的分界点配变安装与电线杆、配电房和箱式变电站，具有分散、地理环境情况变化多端、覆盖面广、用户众多，容易受用户增容和城市建设影响等特点。

3 配变时实监控系统的功能通过对配变的实时监控，可以及时掌握配变的运行情况，防止配变负荷严重超载导致设备的烧毁、三相负载严重不平衡导致配变的加速损坏，配变长期轻负荷运行导致的不经济运行状态和大量感性负载运行导致的功率因数过低、高线损等。

对配变运行实时监测、抄取、分析、处理和控制，可以及时调整配变运行状态，合理配置配变容量，调整配变的低压智能无功补偿控制等，保证配变安全、稳定、高效的运行。

完善、科学、准确的对配变实时监控，为配电自动化管理提供可靠的运行数据和历史资料，有效降低线损，为负荷预测、线损分析、电力需求侧管理（DSM）提供准确的数据；准确打击窃电，负荷预测指导扩容安装等；为用电情况、用电性质及用电负荷的增长趋势分析，在进行系统增容、配变布点选择等规划工作提供科学的数据；同时提高工作效率，降低劳动成本，科学提高配电管理的自动化水平。

4 配变实时监控通讯网络的问题与要求a、配变运行实时监控通讯组网的问题？配变由于其安装位置分布、安装地点等问题，造成设备数量多、运行环境恶劣；地理地形分布不平衡，比较分散等特点。基于以上特点，光纤通讯、有线电缆、电力载波通讯组网无论在技术上，还是资金投入产出比上都不太可行，配变实时监控的通讯组网一直困扰着配变实时监控的推广、实施。

b、配变运行实时监控对通讯的要求？配变监控的数据量较大，实时性要求不太高，监控终端具有存储功能，不必每个配变监控终端同时占用一个通道与配变管理主站通讯。？需要具备选点召测通讯功能，配变管理管理员可随时召测配变监控终端的实时数据。？对特殊的影响配变运行的越限告警信号，配变监控终端要及时上传到配变管理主站。？主站、终端建设、安装、维护方便，运行成本低廉。？最好可提供透明传输通道或可兼容多种通讯协议。

5 配变实时监控通讯网络组网络与方案比较

5.1 目前的通信系统传统的配电监控系统采用的通信方式有公用电话交换网，无线数传电台和光纤的方式？ 公用电话交换网方案公用电话家换网络相当普及，有人工作和居住的地方就有公用电话交换网，公用电话交换网不仅可以用于通话还可以用语数据传输，但带来的问题是拨号冗余时间太长，而且链路不便于维护。？ 无线数传电台方案无线数传电台适用于通讯点分散的数据监控，恰好适用于配变监控，其具有专用的数传频段，工作频率：220MHz~240MHz.但初次开通需要向当地的无线电管理委员会交纳一定费用，每年再交一定的频率占用费，组网费用高；通讯距离有一定的限制（平原地带最远为50km），且受建筑物、山体的影响较大；需要专业人员维护管理，建设、维护费用很高。从现场运行情况来看，利用光纤通信时数据比较稳定，抗干扰能力强。这种方式在初期投资时较大，光通信设备成本非常高，工程实施难度大。

5.2 CDMA 1X通信方案中国联通CDMA 1X网络的出现，为配电监控系统提供了新解决途径。

CDMA 1X技术，一种基于CDMA移动分组业务，面向用户可提供移动分组的IP或X.25连接，它有许多优势，主要是无线高技术程度很高，空中无线接口、核心网信令协议的标准非常严格、完整，而且与INTERNET实现互连互通。特别是2.5G CDMA 2000第一阶段，可为用户提供较高速率（最高速率可达371Kbps）和可变速率（实际速率在80~120Kbps）的数据信息，便于用户在任何时间、任何地点上网。

在电力监控系统中采用CDMA 1X网进行数据传输，可以大大的降低通信系统的一次性投资，而且减少了工程实施中调试通信系统的时间，降低了通信系统的维护费用。尤其对于面广、点稀的配网系统（如农网），这种通信方式具有很好的经济性。

6 基于CDMA 1X网络配电网监控系统

6.1 基于CDMA 1X网络配电网监控系统构成配变实时监控系统由以下三部分组成：配变管理主站；配变监控终端（配电综合测控仪）；CDMA 1X通讯通道。

其中配电综合监控系统由珠海伊特公司研制，集配变监测、无功补偿控制、CDMA远程抄表和数据分析、处理为一体的配变综合监控系统。系统采用《ET3000配电综合监控系统》作为配变测控管理软件，ETPD系列配电综合测控仪作为配变监控终端，采用宏电H7612、H7661 CDMA DTU作为数据传输通道，组成配变监控系统。CDMA 1X网络由珠海联通提供，网络工作可靠、技术服务良好。

6.2 配电综合测控系统的主要功能？遥测功能，电能计量功能？统计功能？遥信功能？遥控功能？低压智能无功补偿功能，远程通讯功能6.3 实际运行情况与优化设计CDMA 1X通讯的最大特点是按流量计费，当然只要合理控制通讯流量，就能有效节约运行成本。珠海市伊特高科技有限公司研制的ETPD配电综合监控系统，成功的应用了数据流量控制技术和CDMA模块定时报告、短信激活技术，保证提供可靠数据的同时，有效的降低了运行成本。数据流量控制技术，配变监控的应用在于监视配变运行状态，提高用电质量。对配变的监控基本上分考核和监控两个过程，需要掌握配变运行的异常数据和状态，对于稳定运行的数据，只要在允许范围内，可以不作通讯上传处理也可。根据应用情况，在配电综合测控仪通讯控制上设计了科学的“数据流量控制器”，可根据用户需要通过设置“数 据流量管理器”死区值和越死区时限来控制数据流量，并确定越上限及下限值，“数据流量管理器” 死区值和越死区时限随时从主站下传给配电综合测控仪。采用“数据流量控制器”控制技术，可靠的保证了系统的运行，又有效的降低了运行成本。定时报告应用技术，配变监控系统对实时性没有很高的要求，可以不采用设置心跳功能保持连接，只需要采用设置定时报告的方式，配电综合测控仪需要传送数据时直接激活CDMA模块进行通讯，主站需要通讯时，采用发短信方式激活CDMA模块，与配电综合测控仪通讯。省去保持连接的维护数据量，节约运行成本。

7 结束语