现场总线在港口变电所电力监控系统中的设计与应用

摘要

目前，随着经济的发展、社会的进步、港区生产规模的扩大、生产管理自动化水平的不断提高，特别是网络的日益普及，传统的配电系统结构已经不能够满足现代化生产的需求。组建一个技术先进的变电所监控系统，对港区的设备进行监测、控制，将传统的继电器保护改为数字式的继电保护装置，种类繁多的电工仪表仅需要一台智能监控仪表就能完成各种监测、控制功能，并且利用现场通讯技术设置远方或就地监控系统，使运行值班人员不用到设备现场也能了解设备运行情况，从而实现少人值守，甚至无人值守，已是大势所趋。
　　 本文阐述了现场总线技术的定义、技术特点和优点，重点研究了CAN现场总线技术和工业以太网技术，分析了CAN现场总线技术和工业以太网技术的优点以及应用到港口变电所监控系统中的可行性。本文以控制器局域网（CAN）现场总线为各现场设备之间的通信网络，监控模块与远程计算机之间采用工业以太网相连接组成远程通信网络。现场监控设备之间采用CAN总线作为底层通信网络，可以对多路现场设备进行实时监控，将大量有关现场设备运行的参数信息集成到管理层。同时具备大量的功能，便于维护和使用，具有很强的实时性和可靠性。
　　 本文对监控系统的硬件和软件部分做了尝试性的设计，软硬件部分都采用目前应用广泛、技术先进的产品，为了保证系统的可靠性，系统采用了双CAN网络结构；并对RS-485设备无需做任何修改的情况下，就可以直接放到CAN网络中使用的RS485/CAN-bus的转换做了详细的设计。
　　 通过系统运行和性能分析可知，将CAN现场总线技术和工业以太网技术运用于港口变电所电力监控系统，能很好地解决生产中遇到的各种问题，使生产中的事故降到最低点，同时易于设备的后期维护，给企业带来巨大的经济效益。同时本系统是一个全开放式系统，具有很强移植性和技术升级空间，独立性强、易于扩展，必将在电力系统中得到更广泛的应用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 国内外研究现状及前景

1.2.1 模拟仪表控制系统(ACS)

1.2.2 直接数字控制系统(DDC)

1.2.3 集散控制系统(DCS)

1.2.4 现场总线控制系统(FCS)

1.3 本文研究和设计的主要内容

1.4 论文的组织结构

第二章 盐田西港区电力监控系统设计的背景和要求

2.1 盐田西港区电力监控自动化的工程背景和意义

2.2 盐田西港区电力监控自动化系统介绍

2.2.1 工程简介

2.2.2 本工程变配电自动化监控系统技术要求

2.2.3 本工程系统目标

2.3 本章小结

第三章 CAN现场总线和以太网概述

3.1 现场总线概述

3.1.1 现场总线的概念

3.1.2 现场总线的组成

3.1.3 现场总线的主要优点

3.1.4 几种有影响的现场总线介绍

3.2 CAN现场总线及其特点

3.2.1 CAN总线的产生与发展

3.2.2 CAN通讯协议

3.2.3 CAN总线特点

3.3 以太网概述

3.3.1 以太网的连接

3.3.2 以太网的工作原理

3.3.3 以太网交换机

3.3.4 网桥

3.3.5 路由器

3.3.6 高速以太网

3.4 本章小结

第四章 港口变电所电力监控系统设计

4.1 变电所电力监控系统

4.2 本工程设计原则

4.3 本工程设计依据

4.4 系统的设计步骤

4.5 变电所电力监控系统的软硬件部分

4.5.1 变电所监控系统的硬件部分

4.5.2 变电所监控系统的软件部分

4.6 变电所电力监控系统的结构

4.6.1 间隔级设备配置及实现功能

4.6.2 通讯管理层设备配置

4.6.3 站级层配置

4.7 系统的组网结构

4.8 监测系统的硬件部分设计

4.8.1 模拟量采集

4.8.2 开关量采集

4.8.3 变电所监控点数设计

4.9 监测系统软件部分设计

4.9.1 监测系统的功能要求

4.9.2 系统的开发应用环境

4.9.3 数据库的选取与建立

4.9.4 系统数据库说明

4.10 CAN总线通信系统的软硬件设计

4.10.1 CAN总线通信系统的硬件组成

4.10.2 CAN总线通信系统的软件设计

4.11 盐田西港区变电所监控系统实现

4.12 本章小结

第五章 基于SJA1000的CAN_RS485接口卡的设计

5.1 功能介绍

5.2 硬件设计原理

5.3 主要芯片介绍

5.4 软件模块设计

5.5 本章小结

第六章 系统的运行及性能分析

6.1 监控软件实现功能

6.1.1 监测系统主菜单设置

6.1.2 系统主监控界面

6.1.3 与数据库链接

6.1.4 报警功能

6.1.5 遥控

6.1.6 打印功能

6.2 系统性能分析

6.3 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢