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自動化柴油發(fā)電機(jī)組的通信，是指計算機(jī)通過專線或公共電話交換網(wǎng)與監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，以便實現(xiàn)遠(yuǎn)程對發(fā)電機(jī)組進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、發(fā)電機(jī)組運(yùn)行實時監(jiān)控、故障記錄和數(shù)據(jù)處理的任務(wù)。當(dāng)距離較近時，計算機(jī)可直接與發(fā)電機(jī)組進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。當(dāng)距離較遠(yuǎn)時，計算機(jī)與發(fā)電機(jī)組的通信要通過公共電話交換網(wǎng)。由于計算機(jī)的信號是數(shù)字信號，公共電話交換網(wǎng)傳輸?shù)氖且纛l信號，因此需通過調(diào)制解調(diào)器連接。
(1)通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)的功能和組成介紹如下:
1)通信電源集中監(jiān)控的基本功能:電源系統(tǒng)的集中監(jiān)控是指對于分散分布的電源裝置，由中央集控室通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對其進(jìn)行遙測、遙信和遙控(常稱為"三遙U，實時監(jiān)控其運(yùn)行參數(shù)、運(yùn)行記錄、報警處理等，從而形成電源及相關(guān)設(shè)備的少人或元人值守與集中維護(hù)的計算機(jī)控制系統(tǒng)。
采用集中監(jiān)控管理系統(tǒng)后，利用計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件工程、通信技術(shù)及測控技術(shù)等現(xiàn)代手段，可將通信電源系統(tǒng)及其他自動化電站的維護(hù)管理提高到一個新的水平。集中監(jiān)控管理系統(tǒng)，就是對被控設(shè)備實行遙信、遙測和遙控。
①遙信是指將正在運(yùn)行的電源設(shè)備的各種狀態(tài)，反映到監(jiān)控中心。主要內(nèi)容有:
a.哪一路交流電在工作;市電還是柴油發(fā)電機(jī)組;電壓、頻率是否五常。
b.直流輸出是否正常;蓄電池處在浮充還是均充狀態(tài);每臺整流器是否正常運(yùn)行。
c.電池組的運(yùn)行情況是否正常;有無過放電。
�、谶b測是根據(jù)遙信獲得的資料，及時判斷所發(fā)生的情況，或者定時測試必要的技術(shù)數(shù)據(jù)，以便分析故障。主要內(nèi)容有:
a.市電停電后，柴油發(fā)電機(jī)組在多長時間內(nèi)正常供電。
b.市電停電后，柴油發(fā)電機(jī)組尚未起動時，蓄電池能夠單獨供電的時間有多長;恢復(fù)供電后，蓄電池均充時間是否與設(shè)定的均充時間相符。
c.正在運(yùn)行中的某一臺整流器發(fā)生故障時，能遙測出故障的性質(zhì)。
d.遙測有關(guān)數(shù)據(jù)。如停電時間;故障時間和次數(shù);柴油機(jī)運(yùn)行時間等均能自動記錄、顯示和打印。
�、圻b控即遠(yuǎn)距離操作。遙控主要的內(nèi)容有：
a.遙控關(guān)機(jī)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)某臺發(fā)電機(jī)組運(yùn)行不正常時，應(yīng)先遙控關(guān)機(jī)，查清情況或修理后再開機(jī)。
b.遙控開機(jī)。在無人值守的機(jī)房中，若市電停電，必須遙控起動柴油發(fā)電機(jī)組。整流器自動開機(jī)失敗后，也可用手動遙控開機(jī)。
2)監(jiān)控對象及內(nèi)容，目前，主用電源和備用電源集中監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對象和內(nèi)容包括
①高壓配電設(shè)備遙測三相電壓、三相電流、高壓操作電流和電壓。遙信變壓器溫度過高、瓦斯報警等。
�、诘蛪号潆娫O(shè)備遙測進(jìn)線柜三相電壓、三相電流、頻率、功率因數(shù)、重要部位的溫度。遙信主要開關(guān)狀態(tài)、缺相、過電壓、欠電壓等。遙控重要配電開關(guān)分合閘。
�、壅髟O(shè)備遙測交流輸人電壓和電流、直流輸出電壓和總輸出電流、主要熔斷器溫度、各整流器的輸出電流。遙信蓄電池工作在浮充或均充狀態(tài)、整流器故障、直流輸出過電壓和欠電壓、熔絲斷。遙控整流器復(fù)位、開機(jī)和關(guān)機(jī)。
�、苄铍姵剡b測總電壓，充放電安時數(shù)、各電池端電壓、電池工作溫度等。
⑤自動化柴油發(fā)電機(jī)組遙測三相電壓、三相電流、輸出功率、頻率(轉(zhuǎn)速)、燃油油位、冷卻水水位、潤滑油油壓、起動蓄電池電壓等。遙信工作狀態(tài)(運(yùn)行與停機(jī))、工作方式(自動與手動)、自動轉(zhuǎn)換開關(guān)狀態(tài)、機(jī)油壓力低、水溫高、燃油油位低、電壓異常、過電流、頻率(轉(zhuǎn)速)、超速、起動失敗、起動電池低電壓等狀態(tài)指示與異常報警。遙控起動或停機(jī)、緊急停機(jī)、負(fù)載變換等。
⑥交流穩(wěn)壓器遙測一次電壓和二次電壓。遙信穩(wěn)壓器工作、市電直通、穩(wěn)壓器故障等。
�、卟婚g斷電源(UPS)遙測交流輸入電壓、直流電壓、標(biāo)準(zhǔn)電池端電壓、交流輸出電壓、電流、頻率等。遙信市電故障、整流器故障、逆變器故障、UPS供電、市電供電、電池電壓低等。
⑧局部空調(diào)設(shè)備遙測機(jī)房溫度，迸氣壓力與排氣壓力等。遙信工作狀態(tài)、溫度過高、溫度過低、濕度過大、濕度過小、風(fēng)機(jī)故障、壓縮機(jī)故障、加濕器故障、排氣壓力過大、進(jìn)氣壓力過低等。遙控開機(jī)和關(guān)機(jī)。
�、嶂醒肟照{(diào)設(shè)備遙測冷凍水的進(jìn)出溫度、重要機(jī)房的溫度、濕度、電源電壓和電流。遙信電源缺相、機(jī)油溫度高、壓縮機(jī)運(yùn)行或停機(jī)等。遙控開機(jī)和關(guān)機(jī)。
�、鈾C(jī)房環(huán)境包括各電源空調(diào)機(jī)房溫度、濕度、煙霧、潮濕、門開報警等。為了實施集中監(jiān)控管理，被控設(shè)備必須具有監(jiān)控功能及監(jiān)控接口，即遙測信號必須有測試點，被測參數(shù)能通過接口傳送到主計算機(jī)，被控設(shè)備還必須具有執(zhí)行遙控信號的執(zhí)行部件等。
3)監(jiān)控系統(tǒng)的組成:主用電源和備用電源集申監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，它由地市維護(hù)管理中心、縣區(qū)監(jiān)控管理申心、端局監(jiān)控器以及它們之間的傳輸通道組成。
圖1主用電源和備用電源集中監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
監(jiān)控系統(tǒng)通常分為兩層，即管理層和采集控制層。管理層包括縣區(qū)級監(jiān)控管理中心和地市級維護(hù)管理中心，其作用是對所有端局的被控設(shè)備實施監(jiān)控管理。利用軟件設(shè)置，可以賦予各級中心相應(yīng)的權(quán)限及管理內(nèi)容。采集控制層由端局監(jiān)控器(監(jiān)控主計算機(jī))和現(xiàn)場監(jiān)控器等組成。各端局則應(yīng)根據(jù)實際情況，選用不同的模塊和現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備。
維護(hù)、監(jiān)控管理中心的結(jié)構(gòu)如圖2所示。分發(fā)臺通過LAN與多種業(yè)務(wù)臺(如控制臺、查詢臺、大屏幕控制臺、攝像顯示臺等)和服務(wù)器相連，同時保持與各個端局監(jiān)控站的數(shù)據(jù)通路，控制所有上下行數(shù)據(jù)的分配及轉(zhuǎn)發(fā)。服務(wù)器中保存所有被監(jiān)控的詳細(xì)數(shù)據(jù)資料、實時運(yùn)行數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)和操作記錄，以備查詢。
圖2維護(hù)、監(jiān)控管理中心的結(jié)構(gòu)
若被監(jiān)控點較少，也可采用分發(fā)臺與業(yè)務(wù)臺合一的單機(jī)方式。端局監(jiān)控器的結(jié)構(gòu)如圖3所示。端局監(jiān)控器主要由以下四大部分組成:
�、俦O(jiān)控管理對象包括高低壓配電設(shè)備、整流器或開關(guān)電源、直流-直流變換器、蓄電池組、柴油發(fā)電機(jī)組和UPS等，它們均為智能設(shè)備。
�、谠O(shè)備與微機(jī)的通信接口應(yīng)能完成主要設(shè)備與微機(jī)間的信號傳輸。
�、郜F(xiàn)場監(jiān)控器是一個智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由一臺專用計算機(jī)來實現(xiàn)。通常采用通用工業(yè)控制機(jī)，如T業(yè)PC、STD總線工控機(jī)、PLC等。目前應(yīng)用較多的是專用工控機(jī)，其核心是單片計算機(jī)，如8031、8051、80C51、8098、89C51等。它的主要任務(wù)是數(shù)據(jù)采集和信號控制，通過接口與被控設(shè)備相連�，F(xiàn)場監(jiān)控器一般與被控設(shè)備置于同一現(xiàn)場，并通過接口與監(jiān)控中心的主計算機(jī)相連，實現(xiàn)與主計算機(jī)的通信。
�、鼙O(jiān)控主計算機(jī)一般選用高級微型計算機(jī)，如586、PII、PIII微機(jī)等。主計算機(jī)通過通信接口與現(xiàn)場監(jiān)控器相連，向現(xiàn)場監(jiān)控器發(fā)送遙控命令，并接收其送來的信息和數(shù)據(jù)。另外，通過配置一定的通信接口，可與其他端局監(jiān)控器一起組成縣區(qū)監(jiān)控管理中心，形成采集控制層，構(gòu)成多級分散式系統(tǒng)。
端局監(jiān)控器(監(jiān)控主計算機(jī))與現(xiàn)場監(jiān)控器之間，均采用一點對多點連接，連接形式為星形或總線型，如圖4所示。
圖3端局監(jiān)控系器的結(jié)構(gòu)
圖4端局監(jiān)控器與現(xiàn)場監(jiān)控器的鏈接
a）星型結(jié)構(gòu)b）總線型結(jié)構(gòu)
(2)通信接口與通信協(xié)議如下:
1)信號傳輸方式:在監(jiān)控系統(tǒng)中，一般采用現(xiàn)場通信和遠(yuǎn)程通信兩種信號傳輸方式。
現(xiàn)場通信傳輸方式是，端局監(jiān)控主機(jī)與現(xiàn)場監(jiān)控器、現(xiàn)場監(jiān)控器與被控設(shè)備、被控設(shè)備之間，通過R5232、R5422或R5485接口通信。
遠(yuǎn)程通信傳輸方式是，端局監(jiān)控器(監(jiān)控主計算機(jī))與縣區(qū)監(jiān)控管理中心以及地市維護(hù)管理中心之間的通信，可以采用以下兒種連接方式。
�、貺APD高速數(shù)據(jù)鏈路連接。利用PCM中的一個時隙，透過各種交換機(jī)及傳輸設(shè)備，提供被維護(hù)點到中心的64kbit/sLAPD高速數(shù)據(jù)鏈路連接。這種方式結(jié)構(gòu)簡潔，不增加線路投資，而且數(shù)據(jù)傳輸速率高。但僅當(dāng)整個網(wǎng)內(nèi)為全數(shù)字信號傳輸時，才能采用LAPD方式。
�、贒DN網(wǎng)絡(luò)連接。利用DDN專線，也可提供64kbit/s的高速數(shù)據(jù)通道。由于DDN與交換網(wǎng)的不相關(guān)性，所以這種方式更加穩(wěn)定可靠。但是，當(dāng)被控點較多時，占用的DDN資源較多。
③凋制解調(diào)器方式連接。當(dāng)網(wǎng)上有模擬信號傳輸時，可以采用這種方式連接，最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)19.2kbit/s，并可根據(jù)線路狀態(tài)自動調(diào)整速率。這種方式的優(yōu)點是適用范圍較廣。
調(diào)制解調(diào)器的種類很多，按不同的分類方式可分為半雙工、全雙工、二線制、四線制、外接式、內(nèi)置式、交流直流等，用戶可按需要選配。凋制解調(diào)器在安裝后要進(jìn)行設(shè)置。不同的調(diào)制解調(diào)器有不同的要求，一般包括初始化、通信速率選擇、文件傳輸協(xié)議等，具體內(nèi)容可參閱調(diào)制解調(diào)器使用手冊。
調(diào)制解調(diào)器的面板上有一些指示燈，盡管不同類型的調(diào)制解調(diào)器指示燈的數(shù)量有所不同，但常用指示燈的設(shè)置和含義基本相同。下面是一些使用較多的指示燈。
當(dāng)SD指示燈閃爍時，表示調(diào)制解調(diào)器收到了計算機(jī)送來的信息，或正在往對方調(diào)制解調(diào)器發(fā)信息。
當(dāng)RD指示燈閃爍時，表示調(diào)制解調(diào)器正在接收對方必來的信息并送人計算機(jī)。
當(dāng)CD指示燈亮?xí)r，表示調(diào)制解調(diào)器已檢測到來自電話線的信號，說明調(diào)制解調(diào)器間的線路已經(jīng)接通。
當(dāng)OH指示燈亮?xí)r，表示兩臺設(shè)備間的線路己正式接通(對方已應(yīng)答)。
當(dāng)TR指示燈亮?xí)r，表示計算機(jī)接口已準(zhǔn)備好接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。
2)通信接口:無論是現(xiàn)場通信，還是遠(yuǎn)程通信，都必須通過接口才能實現(xiàn)。監(jiān)控系統(tǒng)一般都采用串行通信方式。采用串行通信時，數(shù)據(jù)字節(jié)一位一位按順序發(fā)送與接收。串行通信有同步和異步之分。
采用同步串行通信方式時，傳送數(shù)據(jù)開始時，約定1~2個字符作同步指示，利用時鐘實現(xiàn)發(fā)送端與接收端同步，異步串行通信方式則為一幀幀數(shù)據(jù)傳送。由于異步通信傳送的每一幀都有固定格式，所以硬件結(jié)構(gòu)較同步方式簡單，而且可以用校驗位糾錯。所以異步通信方式廣泛用于CRT終端、字符打印機(jī)及電話數(shù)據(jù)通信。
異步通信數(shù)據(jù)為幀，每一幀包含一個字符代碼或一字節(jié)數(shù)據(jù)。一個字符代碼為起始位(0)，數(shù)據(jù)位(DO~D7)，奇偶校驗位P(1)，停止位(1)，每幀之間還可以有等待狀態(tài)的空閑位。異步通信傳送通道帶寬用波特率衡量。波特率表示每秒鐘傳送二進(jìn)制代碼的位數(shù)。
串行通信中，數(shù)據(jù)是一位一位依次傳送的，但在微處理器內(nèi)部是并行傳送的，所以當(dāng)數(shù)據(jù)由微機(jī)送往終端時，應(yīng)首先將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，才能加工處理。這種串行轉(zhuǎn)換工作可以由軟件及硬件電路實現(xiàn)。
�、賀S232接口:RS232接口是美國電子工業(yè)聯(lián)合會(ETA)制定的串行通信接口的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，適用于數(shù)據(jù)電路終端(DCE)和數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DEC)之間的二進(jìn)制通信，這個標(biāo)準(zhǔn)的C版本，即RS232C被國際電聯(lián)(ITU)采用。
RS232C總線電平及信號定義是，+3~+25V之間電壓為負(fù)邏輯電平"0"，-3~-25V之間電壓為邏輯電平"1"。微型計算機(jī)中通常采用十I2V或十l5V為邏輯"0"，-12V或-15V為邏輯"1"。還規(guī)定用25線連接器作信號引線:4個數(shù)據(jù)信號，12個控制信號，3個時鐘信號，2個地(保護(hù)地，信號地)，常用的有10個引腳。各引腳功能如表1所示。
表1RS232C引腳功能
計算機(jī)與終端R5232C接口總線的連接方法如圖5所示。圖中的終端可以是現(xiàn)場監(jiān)控器、被控智能設(shè)備，也可以是其他計算機(jī)。由于傳輸電纜中的損耗及噪聲干擾，終端距離應(yīng)小于2Om。
圖5計算機(jī)與終端直接用RS232C接口總線連接
當(dāng)計算機(jī)與終端之間較遠(yuǎn)時，可采用調(diào)制解調(diào)器、通過公用電話網(wǎng)或其他專線，進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，如圖6所示。
調(diào)制解調(diào)器的主要功能是調(diào)制和解調(diào)。讕制是指將計算機(jī)發(fā)送出來的二進(jìn)制數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成帶寬小于4kHz的模擬信號，以便在電話網(wǎng)上遠(yuǎn)距離傳輸解調(diào)是指在接收端將經(jīng)電話網(wǎng)送來的已調(diào)制信號還原成計算機(jī)能夠接收的二進(jìn)制數(shù)字信號。
圖6計算機(jī)與終端RS232C經(jīng)調(diào)制解調(diào)器的鏈接
調(diào)制解調(diào)器上裝有與計算機(jī)相連的RS232C連接器，與電話網(wǎng)相連的插座以及電源線。調(diào)制解調(diào)器還可作成調(diào)制解調(diào)卡，直接插在計算機(jī)的擴(kuò)展槽內(nèi)，與計算機(jī)成為一體，使用非常方便。
�、赗5422和R5485接口總線:由于R5232C傳輸距離短，速率低，接收器工作特性差等缺點，美國ETA又頒布了RS422及RS485標(biāo)準(zhǔn)總線，目前己廣泛用于計算機(jī)及智能設(shè)備之間的遠(yuǎn)程通信。R5422有26個引腳，常用的引腳只有8個。引腳功能如表4-2所示。
表2RS422常用引腳功能
RS485的引腳與RS422完全相同。兩者差別是，RS485為半雙工，RS422為全雙工。所謂全雙工，就是指在某一時刻，可同時發(fā)送和接收。而半雙工則是指在某一時刻，只能一端發(fā)送，另一端接收。半雙工用于多個終端互連時，可節(jié)省信號線，有利于提高通信速度。
RS485和RS422的主要電氣參數(shù)如表3所示。RS485、RS422的電路由發(fā)送器、平衡連接傳輸線、終端負(fù)載及接收器構(gòu)成。發(fā)送通路有兩根線，接收通路也有兩根線。兩條線間的電壓表示信號，每個通道的兩條信號線，若其中一條為邏輯"1"狀態(tài)，另一條就為邏輯"0"狀態(tài)。電路中只允許有一個發(fā)送器，可以有多個接收器。
表3RS485和RS422的主要電氣參數(shù)
R5485和R5422采用平衡接收和差分接收電路，如圖7所示。由于兩條傳輸線扭在一起，所以兩條線上的干擾相互抵消。同時平衡驅(qū)動器的地與差分接收器輸入端的地不連，傳輸線允許較大的衰減損耗，圖7中差分接收器信號UR~2UT。
R5485及R5422通信接口適用于大樓集中監(jiān)控系統(tǒng)及其他遠(yuǎn)程通信。
圖7RS485和RS422的平衡接收和查分接收電路
3)通信協(xié)議:接口和總線為計算機(jī)與計算機(jī)、計算機(jī)與被控設(shè)備之間的通信提供了硬件保證。為了完成通信，通信的發(fā)送方和接收方還應(yīng)該共同遵守一系列"約定"。這些"約定"通常稱為通信協(xié)議。
通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)的通信協(xié)議是針對特定環(huán)境和內(nèi)容制定的。通信協(xié)議應(yīng)根據(jù)監(jiān)控對象的內(nèi)容分類、規(guī)范、編碼，并按監(jiān)控系統(tǒng)要求的功能制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，因此通信協(xié)議是整個監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的前提。
在主用電源和備用電源集中監(jiān)控系統(tǒng)中，必須特別強(qiáng)調(diào)通信協(xié)議的統(tǒng)一性。如果監(jiān)控系統(tǒng)不采用統(tǒng)一的協(xié)議，系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)困難，甚至使系統(tǒng)無法運(yùn)行。CIMC一Y系列自動化柴油發(fā)電機(jī)組遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的通信協(xié)議見表4。
表4CIMC-Y系列自動化柴油發(fā)電機(jī)組遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的通信協(xié)議
為方便實施，通信協(xié)議應(yīng)具有靈活性、開放性、可擴(kuò)展性和可實現(xiàn)性。詳細(xì)內(nèi)容可查閱原郵電部YDNO23一1996《通信電源和空調(diào)集中監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求》中All柴油發(fā)電機(jī)組供電系統(tǒng)通信協(xié)議的有關(guān)內(nèi)容。
責(zé)任編輯：Honey
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