厂站自动化系统中串口设备上网方案的设计

　　3、方案设计
　　以下就不同功能，不同工作环境，不同应用间隔下的设备，其串口网络化提出了不同的方案：
　　3.1 35KV及以下就地安装保护监控一体化单元
　　此类单元和站控主单元间连接的老方案和新方案如图1所示：
　　

　　
　　
　　一般来说，此部分设备就地安装在开关柜上，原方案中它们和主单元通讯电缆或光缆较长，铺设在电缆沟内，新方案中通讯电缆或光缆数量不变，但采用电缆连接时电缆型号改变，新方案一各单元共挂在一条RS-485总线上，其和站控层设备间信息交换仍采取问答式，各单元无法主动上传信息，新方案二各单元通过网络设备服务器直接挂在站控层以太网上，其信息交换可采用问答式和主动上送相结合的非平衡传输方式。
　　3.2 110KV及以上线路及主变测控单元
　　此类单元和站控主单元间通讯连接的老方案和新方案如图2所示：
　　

　　
　　新方案二适合于高压间隔测控单元和站控主单元不在同一房间距离较远的场合，此时两者间的通讯电缆或光缆只有一根。
　　3.3 外部智能设备
　　由于外部智能设备串口通讯规约（可能仅支持问答式）、通讯接口能力的限制，及对其信息交互的实时性要求相对较低，可维持其原和站控主单元串口通讯的方式，若有上网条件或需要，可采取图1b)和图2b)两种方案。
　　
　　4、用串口上网技术后要解决的几个问题
　　4.1如何满足工业现场的环境要求
　　设备在恶劣环境下的可靠性是用户最关心的问题，如何使以太网产品能象工控机，间隔保护、测控单元及PLC一样可以长期可靠运行在恶劣现场条件下是我们需要解决的第一个问题。工业现场要求以太网产品能具有以下特点：
　　l 可以在较宽温度条件下可靠工作，一般为-5℃~+55℃，特殊要求为-40℃~+80℃
　　l 应具有适合工业安装的方法，如DIN标准导轨安装，19“机架等及坚固的防震、防腐蚀、防湿、防爆等措施。
　　l 应能长期、可靠、不间断的使用，最好能达到10~20年。
　　l 应使用高可靠的机械、电气结构，防止缩短设备寿命的环境问题，最好不使用风扇，使用冗余措施增加系统的可靠性，如冗余的电源输入。
　　目前国内外许多通讯设备供应商如MOXA、研华等，也注意到了以上需要，相继开发了一系列工业用网络设备，包括工业以太网交换机，工业串口网络转换器等，它们大都具有更广泛的温度范围，具有冗余的电源输入，适合现场方便、快速安装，高平均无故障时间，符合IEC等相关标准，成为厂站自动化系统集成时的首选产品。
　　4.2如何提高信息交换的实时性和容量
　　串口设备上网为系统内各单元间信息交换向高实时性，大容量方向发展创造了条件，那种仅采用以太网通讯代替原有出串口通讯，而不作相应通讯规约，通讯波特率等的改进是没有太大意义的，而且还人为地增加了通讯故障的产生环节。
　　4.2.1通讯规约或方式的重新选择
　　这一点对原来采用RS-485总线通讯的设备尤为重要，RS-485的通讯方式为半双工，其通讯只能采用一问一答的方式，而且在总线转换过程中需要一定的延时，当总线上有设备退出运行或故障时，用于等待此设备的回答又需占用部分总线的时间，这些都大大限制了通讯的实时性。采用图1c)方案后，各单元独立挂在以太网上，相互间无通讯时间配合限制，可采用主动上送和问答两种结合的模式，正常情况下仍采取问答方式，发生测量越限、状态变位、保护事件发生等情况时，可将信息立即上送，这样的话，原采用IEC870-5-103平衡方式传输的可采用非平衡方式传输。