Выбор топологии сети, оборудования и кабелей связи нижнего уровня

Преимущества тонкого коаксиального кабеля по сравнению с витой парой.

Преимущества витой пары кабеля по сравнению с тонким коаксиальным кабелем.

Устойчивость к радиои электромагнитным помехам. 1, стр.137].

Пример использования: машинные цеха, где имеются мощные двигатели и т. д. 1, стр.138].

Простота установки (прокладки) и использования кабеля. 1, стр.137]. Более гибкая прокладка. [1, стр. 139].

Минимальное расстояние между отводами меньше (0.5 м из приложения).

Максимальное количество соединительных сегментов больше, что увеличивает протяжённость сети. (1024 из приложения).

Максимальная скорость может достигать больших значений. (до 1000Мбит/с из приложения).

Негибкий коаксиальный кабель не выдерживает многократные перегибы и очень дорог при эксплуатации и ремонте. 1, стр. 618].

BNC-коннекторы для коаксиального кабеля стоят дороже, чем коннекторы RJ-45, используемые для витой пары. BNC-коннекторы сложнее устанавливать, они менее надёжны после нескольких п…

Выбор топологии сети на подстанции.

Шинная топология хорошо работает в небольших сетях, и стоимость её реализации относительно невелика. При развёртывании сети расходы минимальны, поскольку кабеля требуется меньше чем для других топологий. Так же легко можно добавить новые рабочие станции и немного удлинить шину в пределах комнаты или офиса. Недостатком этой топологии является высокая стоимость её эксплуатации. Например, трудно обнаружить отдельный не исправный узел или сегмент кабеля и связанные с ним разъёмы, а один отказавший узел или сегмент с разъёмами может вывести из строя вся сеть (хотя современное оборудование уменьшает вероятность такой ситуации). Другим недостатком является то, что трафик по шине может оказаться слишком большим, из-за чего для управления им потребуется дополнительные коммутаторы, маршрутизаторы и другое оборудование. 1, стр. 82].

Кольцевая топология легче управляема, чем шинная, поскольку оборудование, использованное для построения кольца, упрощает локализацию дефектного узла или неисправного кабеля. Данная топология хорошо подходит для передачи сигналов в локальных сетях, поскольку она справляется с большим сетевым трафиком лучше, чем шинная топология. А целом можно сказать, что по сравнению с шиной топологией, кольцевая обеспечивает более надёжную передачу данных. Однако кольцевая топология намного дороже шинной. Обычно для её реализации требуется больше кабеля и сетевого оборудования. Кроме того, кольцо не так широко распространено как шинная топология, из-за чего ограничен выбор оборудования и меньше возможностей для осуществления высокоскоростных коммуникаций. 1, стр.83].

Звёздообразная топология в настоящее время дешевле, чем для традиционной шинной топологии и сравнимы с расходами на создание кольца. Это объясняется понижением цен на сетевое оборудование и кабель, вызванным широким распространением этой архитектуры. Как и кольцо звёздообразная топология проще в управлении, чем традиционная шинная сеть (отказавшие узлы обнаруживаются очень быстро). Если узел или кабель не исправны, сетевое оборудование легко может изолировать их от сети и работоспособность других узлов не нарушается. Звезду легче расширять, подключив дополнительные узлы или сети. Также она наилучшим образом может быть модернизирована для работы на больших скоростях. Звезда — это наиболее распространённая топология и поэтому для неё существует широкий выбор оборудования. Недостатком звезды является то, что концентратор является единственной точкой отказа: при выходе его из стоя все подключённые узлы теряют возможность передачи данных (если отсутствуют дополнительные меры обеспечения избыточности). Другим недостатком является, то что для звезды требуется больше кабеля, чем для шины; однако кабели и разъёмы для звёздной топологии в настоящее время дешевле, чем для шинной. 1, стр. 84−85].

Выбор измерительных преобразователей и устройств кодирования сигнала.

Типы подключаемых измерительных преобразователей:

• § Измерительные преобразователи, счетчики, датчики со стандартными сигналами 0−5,0−20,4−20,-5…+5мА,-10.+10, 0−10 В;
• § Термопреобразователи сопротивления ТСМ50, ТСМ100, ТСП50, ТСП100, ТСП500;
• § Термоэлектрические преобразователи ТХА (К), ТХК (L); термопары (J, K, S, T, E, R);
• § Измерительные преобразователи, счетчики с числоимпульсным выходом, при этом частота следования импульсов до 300 Гц с минимальной длительностью импульсов 2 мс. Источник питания встроен в ЭКОМ-3000;
• § Измерительные преобразователи, имеющие частотный выход до 10 кГц;
• § Датчики с выходным сигналом типа «сухой контакт» ;
• § Измерительные преобразователи, счетчики с кодовым выходным сигналом в стандарте RS-232, RS-485, ИРПС.
• § Счетчики электрической энергии с кодовым выходом: Альфа, ЕвроАльфа, СЭТ-4ТМ.02, ЦЭ 6850, СТС 5605, ПСЧ.
• § интеллектуальные счетчики: теплосчетчик SONOCAL фирмы Danfoss, расходомер «Влет», NOC Fisher.

[ 10 ].

Счетчик электрической энергии типа Альфа.

С распространением новой модификации продукции фирмы АББ ВЭИ «Метроника», электросчетчика АльфаПлюс, возрастает интерес к использованию его, как многопараметрового датчика контроля электросиловых фидеров. Помимо исполнения функций традиционного энергоучета, этот электросчетчик измеряет напряжения, токи, косинусы, мощности и гармоники фаз, что делает его привлекательным для использования в системах технологического контроля агрегатов, вырабатывающих или потребляющих электроэнергию, нормируемую, как по количеству, так и по качеству. Так как указанные электросчетчики являются массовой продукцией, то не смотря на функциональную насыщенность, их стоимость относительно не велика. Особенно это заметно, если рассчитывать «удельную стоимость» каждого измеряемого параметра. Кроме того развита сеть метрологического и сервисного обслуживания электросчетчиков, что облегчает работу с ними, как средствами измерения.

Для счетчиков Альфа Плюс выдает параметры для оценки качества потребляемой электроэнергии в заданный момент времени:

• ? частота сети,
• ? напряжение для фаз А, В, С,
• ? ток для фаз А, В, С,
• ? полная мощность по фазам А, В, С — VA (вт),
• ? активная мощность по фазам А, В, С — W (вт),
• ? коэффициент мощности (cos ??) по фазам А, В, С. [13]

Сетевые интерфейсы:

Для связи сервера опроса с RS 232.

Рисунок 29 — ВОСМИПОРТОВАЯ ПЛАТА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ИНТЕРФЕЙСА RS232 С ПОКАНАЛЬНОЙ ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ РАЗВЯЗКОЙ «MPCC232» .

Назначение:

Плата MPCC232 предназначена для организации восьми (четырех) последовательных портов с интерфейсом RS-232. Каждый порт имеет буфер FIFO размером 16 байт. Порты имеют поканальную гальваническую изоляцию.

Основные характеристики платы:

• § Количество портов — 8/4 независимых портов (2/1 группы, в каждой по 4 порта).
• § Тип UART: 16C554 с буфером FIFO.
• § Сигналы: RS-232: TxD, RxD, RTS, CTS, DTR, DSR, DCD, RI.
• § Скорость передачи данных — от 150 бод до 115 Кбод.
• § Используемые прерывания (выбор для каждой группы) — IRQ3, IRQ4, IRQ5, IRQ6, IRQ7.
• § Занимаемое адресное пространство одной группы — 32 байта (8 байт на каждый порт).
• § Базовый адрес (выбор для каждой группы) — 0020H — 03E0H с интервалом 20H.
• § Способ обращения — портовый ввод/вывод.
• § Светодиодная индикация состояния порта и питания.
• § Системная шина — ISA (8 бит).
• § Напряжение изоляции — 1000 В.
• § Напряжение питания — 5±0,25 B.
• § Ток потребления — 850 мА.
• § Диапазон рабочих температур -20. +70 °С.
• § Габаритные размеры — 124×114×15 мм.

Область применения:

Плата может быть использована в любом PC совместимом компьютере или контроллере, имеющих шину ISA.

Для связи RS 232 c контроллером «ЭКОМ».

Рисунок 30 — ПЛАТА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ «ISO485A» .

Назначение:

Преобразование интерфейса RS232 в RS485.

Основные характеристики платы:

• § Используемые сигналы: RxD, TxD, Gnd.
• § Скорость передачи 0. 115 200 бод.
• § Автоматический контроль за направлением передачи.
• § Канал связи — 1 витая пара (полудуплекс).
• § Длина линии связи до 1,2 км.
• § Согласующий терминатор на плате.
• § Возможность крепления на DIN рельсу.
• § Напряжение изоляции — 1000 В.
• § Напряжение питания — 5±0,25 В.
• § Ток потребления — 80 мА.
• § Диапазон рабочих температур -40. +70 °C.
• § Габаритные размеры — 78×33×34 мм.

Область применения Многоточечная связь до 32 устройств. [ 10 ] или ADAM4520 или RIO7520.

Для связи RS 232 c контроллером «ЭКОМ», но выпускаемая другой компанией «Мобильные решения» подчеркивающая возможность применения оборудования другого производителя. Здесь мы наглядно наблюдаем, закрытость оборудования и не желание производителя выносит технические данные преобразователя.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИНТЕРФЕЙСОВ RS232 — RS485:

Предназначен для автоматического преобразования сигналов интерфейса RS232 в сигналы интерфейса RS485 и обратно. Важно, что при этом устройство не должно вносить в данные никаких искажений или добавлений. Компания Мобильные решения использует для этих целей устройства ADAM4520 или RIO7520.

Рисунок 31 — ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИНТЕРФЕЙСОВ RS232 — RS485 [ 12 ].

Повторитель сигналов гарантирует качественную передачу сигналов.

ПОВТОРИТЕЛЬ СИГНАЛОВ ИНТЕРФЕЙСА RS485:

Предназначен для автоматического повторения сигналов интерфейса RS485. Сеть RS485 согласно стандарта гарантирует передачу данных на расстояние до 1200 метров. Хотя на реальных объектах информация передается и на расстояние до 1700 метров. Но, для обеспечения гарантированной надежности, необходимо через каждые 1200 метров ставить повторитель сигналов. Компания Мобильные решения рекомендует для этих целей ADAM4510, RIO7510.

Рисунок 32 — ПОВТОРИТЕЛЬ СИГНАЛОВ ИНТЕРФЕЙСА RS485 [12 ].

Канальный уровень.

Примеры сетевых аппаратных и программных средств: сетевые адаптеры, интеллектуальные концентраторы и мосты, коммутаторы Уровня 2 и шлюзы. [1, стр. 78].

Построение функциональной схемы учета и управления на подстанции и принцип её работы.

Рисунок 33 — Оборудование АСКУЭ находящееся на одной из подстанций, А — счетчик электрической энергии типа Альфа.

В — мультиплексор МПР-16−2.

С — УСПД (устройство передачи данных) ЭКОМ-3000.

D — плата PCL-745.

E — сервер опроса УСПД (устройство передачи данных) Источник информации АСКУЭ:

Источником информации для АСКУЭ являются данные счетчиков Альфа. Счетчик имеет два выхода — импульсный и цифровой.

Передача импульсов от счетчика на УСПД (устройство передачи данных):

Счетчик Альфа, подключенный к линии под нагрузкой в реальном времени выдает импульсы, пропорциональные нагрузке в линии. Импульсы считываются на УСПД платой дискретного ввода.

Передача данных со счетчика на УСПД по цифровому каналу.

Счетчик Альфа ведет архивы получасовых значений средней мощности. Архивы хранятся в счетчике 90 дней. Счетчик программируется для связи с УСПД на скорость 1200 бод и связной номер согласно рабочему проекту.

УСПД последовательно опрашивает счетчики с заданным периодом (6ч).

В случае неудачного опроса счетчику назначается переопрос через 1 мин.

Допустимый перерыв в опросе (отсутствие связи счетчик — УСПД) 20 суток.

Порядок опроса:

1) считывание времени счетчика.

2) установка времени счетчика по УСПД при рассинхронизации > 10 сек.

3) Считывание текущих показаний.

4) Считывание архивов счетчика с момента успешного последнего опроса, но не более 20 суток.

Обработка информации в УСПД (устройство передачи данных):

Импульсы, полученные от счетчиков, суммируются на интервалах архивирования (3 и 30 мин) и записываются в соответствующие архивы (S-каналы).

Архивы счетчиков Альфа напрямую записываются в архивы (B-каналы).

УСПД хранит 3-мин архивы в течение 5 суток, 30-мин — 60 суток. На это время допускается отсутствие связи УСПД — сервер опроса без потери данных в системе.

УСПД кроме накопленной энергии обрабатывает еще 2 типа данных:

1) накопительный итог по импульсным входам — количество импульсов по каналу, накопленные с момента инициализации архивов. На этом значении базируются «виртуальные показания» импульсных счетчиков в сервере опроса.

2) Накопительные со временем для кодовых каналов. Текущие показания счетчика, считанные в момент опроса, хранятся в УСПД с отметкой времени считывания. Эти значения отображаются в сервере опроса как текущие показания кодовых счетчиков.

Передача информации с УСПД (устройство передачи данных) на SQL-сервер с помощью сервера опроса:

Для передачи данных из УСПД в базу данных АСКУЭ используется программа «Сервер опроса УСПД». Это универсальная, свободно конфигурируемая программа для передачи данных УСПД ЭКОМ-3000 в любую базу данных, поддерживающую стандарт ODBC…

Работа сервера опроса с базами данных:

Серверы опроса АСКУЭ обращаются к базе данных только через хранимые процедуры. Таким образом, проверяются право каждого пользователя на предоставляемую информацию или возможность редактирования.

Серверы опроса с расширенными правами (программиста) позволяют вводить характеристики счетчиков, формировать объекты учета, задавать характеристики этих объектов и назначать права просмотра и редактирования другим пользователям.