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光纤以太网技术在城市轨道交通电力监控系统中的应用

  [摘要]城市轨道交通是一种密度高以及运量大的交通系统,为了保证其运输能力的实现与提高,需要使用先进的电力监控自动化系统对其进行设备进行操作,对其系统进行牵引。本文基于这种背景,分析了光纤以太技术在城市轨道交通电力监控系统中的应用,仅供相关人士参考。
  [关键词]光纤技术;轨道交通;监控应用

  一、光纤以太网技术应用在城市轨道交通电力监控系统中的必要性
  1.监控系统通信的需求。在与调度的主站进行信息通信的过程中,为了提高信息传输的效率与准确性,需要提高通信的可信性,也就需要通信系统的管理软件能够采用实时多任务的操作系统,进而根据资源处理、消息管理、任务调度以及系统异常等问题的优先级来安排处理工作,保证系统能够满足实时性的要求,这就为光纤以太技术的应用提供了现实的条件与基础。
  2.监控系统功能的要求。电力监控系统负责着站内连锁、站间联跳等功能的实现,也肩负着对轻轨、地铁的牵引变电站的复杂关系进行保护的职责,所以电力系统的内部应该配备能够实现上述功能与职责的装置,因为电力监控系统需要处理的电压与电流都比较大,所以需要光纤以太技术的处理能力为系统功能的实现提供保证。
  二、光纤以太网技术在城市轨道交通电力监控系统中的应用
  (一)监控单元的数据接口
  监控系统电力设备的监控系统对于单元的数据传输要求比较高,不仅要求其能够准确的传输数数据还要求数据在传输的过程中能够受到较小的干扰,所以在实际的系统建设中,常用的接口主要为RS-232-C串行接口或者是RS-485接口。RS-232-C串行接口应用的范围要广泛一些,因为其最大的通信距离能够达到15米,并且线路的成本较低,设备也比较简单;而RS-485接口虽然也比较低廉、设备也比较简单,并且单断的传输距离也比较远,但是在实际的使用中只有在100Kb/s的速率下才能够达到最大的传输距离。这就需要在应用的过程中,根据监控系统的实际情况来选择合适的接口。电力监控系统的结构为:
  (二)站点智能终端的传输协议
  为了满足监控系统实时性的要求,在技术应用的过程中采用的都是最简单可靠的Modbus协议,这种公开的免费协议保证了大部分的智能终端都能兼容Modbus协议,虽然在轨道交通中已经拥有了高速传输的以太网的通信形式,但是各个站点智能终端的前置机必须要采用适合的运动通信规则才能够完成通信过程中的响应过程与信息的处理,为了改变规则各异带来的混乱与弊端,在以太技术的应用过程中使用的多数是国家的基本标准,为传输的顺利进行提供了基本的规范与约束。
  同时,为了能够提高数据传输的效率,系统也采用了Ether Net技术,将监控系统与以太技术进行了充分的融合,并将TCP的报文数据部分嵌入到了CIP的封装协议当中,将定义与规范封装以及传输上层协议报文与对下层TCP连接的使用工作交给了封装协议负责,因为在建设的过程中,Ether Net技术的基础是完全败走的TCP/IP以太网,而不是建立在了部分的以太网或者是修改过的以太网的基础上,也就不需要对TCP/IP协议栈做任何的改动,这就体现出了以太技术在电力监控系统中应用的优越性。
  此外,标准的TCP/IP以太网技术具有完全的开放性,这就意味着Ether Net技术产品的供应商能够自由、自主的在全球范围内进行符合了等级要求的TCP/IP以太网控制芯片的开发与生产,并能够在商业以太网的硬件与软件等级的基础上进行适用于的工业自动化协议的建立,这样就能够促使电缆、光缆、交换机以及路由器等标准的网络设备能够广泛的应用于轨道交通的监控系统中,进而促进系统监控能力的提升。监控系统的网络结构为:
  (三)规约的交换技术
  作为国际标准协议,104具有实时性好、可靠性高以及传输量大与支持网络传输的优点,其内容与功能涵盖了保护的基本含义,因此在调度主站与自动化变电站基于该协议建立的通信系统内部,可以有效的发挥光纤通信技术的优势,进而对运动协议的标准化推广提供支持,对地区之内的自动化系统的实现以及数据的共享与设备的迅速维修均提供了相应的保障。
  为了对当前的以太技术在应用过程中的缺陷与不足进行弥补,在系统的内部配备了相应的以太交换机,进而通过对共享局域网内冲突进行划分技术的使用来改善以太网在应用过程中存在的负载过重以及网络拥堵的难题,进而减少了CSMA/CD机制带来的问题与错误,极大的避免了冲突的产生,提高了系统的稳定性。
  (四)系统的对时机制
  系统的对时机制定义了一个能够在测量与控制网络中实现网络的同步交流、本地计算以及分配对象相关的同步精确对时的协议,这种协议并不是排外的,并且与以太技术具有高度的适应性,因为使用了时间印章来对本地的时间进行了同步的控制机制,所以系统能够将精度的范围提高到微秒的范围之内,这样即使在对时的过程中网络通信系统出现了小范围内的波动,精度仍然能够满足对时的要求,进而使得以太网的TCP/IP协议能够在不进行大范围的改动的前提下便可以在高精度的控制系统中运行,也就使得其在区域总线中具有最高的运行精度。
  系统精确的网络同步协议实现了监控系统在网络中的高度同步,使得分配控制工作不需要进行专门式的同步通信,进而实现了通信的时间模式的与应用程序的时间模式相互分离的设计效果,进而使得以太技术所具有的固定的数据传输的时间波动降低到了可接受的范围之内。
  这种对时机制的最大优点便是具有显著的开放性,同时也因为这种开放性的存在,使得其得到了广大的供应商的认可,并在其产品中进行了广泛的使用,同时因为在产品制造的过程中都使用了统一的标准,所以市场上的产品便具有了较好的同步性,扩展了以太技术的应用空间。
  结语:
  以太网自被研发使用以来就得到了广泛的使用以及高度的好评,其应用空间也正在逐渐的扩展与升级,将光纤以太技术应用于电力监控系统不仅解决了监控系统的实际困难,还适应了以太网发展的趋势,值得相关单位尝试与实践。
论文发表 | 论文范文 | 0 | 2017/11/2 9:55:57 | 小娟
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