P-NET現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的結構、系統特點(diǎn)、運行模式及應用

4　運行模式
　　P-NET的電器規格以RS485標準為基礎，使用可屏蔽雙芯絞合電纜，可以直接與設備儀器相連，總線(xiàn)接口進(jìn)行電氣隔離。
　　P-NET是一種極為高效的總線(xiàn)協(xié)議。數據將以全過(guò)程值（浮點(diǎn)）的形式進(jìn)行傳輸。在傳輸過(guò)程中，當數據的首字節一到，主機的輔助設備便啟動(dòng)處理命令，而無(wú)須象傳統方式那樣等到所有信息都傳送到才開(kāi)始執行操作，這一特點(diǎn)使P-NET的數據傳輸速度高達7.68×105Bps，極大地提高了系統效率。
　　P-NET是一種多主機總線(xiàn)，每段總線(xiàn)可容納32臺主機（Master），每臺主機享有同等優(yōu)先權，并且均有相關(guān)的輔助設備（Slave）。從P-NET總線(xiàn)上訪(fǎng)問(wèn)數據的方法相當獨特，稱(chēng)為“虛擬令牌特性”。簡(jiǎn)單地說(shuō)，每一臺P-NET主機都有一個(gè)設備地址（NA），并包含一個(gè)“備用總線(xiàn)二進(jìn)制周期計數器”，以二進(jìn)制方式記錄總線(xiàn)在備用狀態(tài)下的周期數，一旦總線(xiàn)啟用，計數器便復位為0。每一臺主機還有一個(gè)輔助計數器，每當備用總線(xiàn)周期計數器的值達到40、50、60時(shí)，便進(jìn)一位。當輔助計數器值（令牌）等于某一臺主機的設備地址時(shí)，該主機就滿(mǎn)足了“令牌”要求，被允許訪(fǎng)問(wèn)總線(xiàn)。當這臺主機無(wú)訪(fǎng)問(wèn)要求或已結束了對總線(xiàn)的訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，令牌自動(dòng)轉向另一臺主機地址。“虛擬令牌特性”縮短了主機處理過(guò)程，并且盡量少占用總線(xiàn)容量，使P-NET無(wú)須進(jìn)行任何總線(xiàn)協(xié)調，是一種十分高效的訪(fǎng)問(wèn)方式。
　　在各類(lèi)現場(chǎng)總線(xiàn)系統中，只有P-NET允許在各部分總線(xiàn)間尋址定址，這是P-NET協(xié)議的特征之一。也就是說(shuō)，一段總線(xiàn)上的任何一個(gè)主機，可以毫無(wú)阻礙地訪(fǎng)問(wèn)另一段總線(xiàn)的設備，而無(wú)須在主機中設置任何特殊程序。
　　包括主機在內的任何P-NET模塊，都可隨時(shí)與總線(xiàn)連接，或與總線(xiàn)斷開(kāi)，即使在系統運行中也可隨時(shí)更換模塊，或進(jìn)行系統擴展，對總線(xiàn)系統其他部分無(wú)任何干擾。
　　此外，P-NET有一些重要的輔助模塊，除了向整個(gè)系統提供輸入/輸出功能外，還提供從簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)控制，到PID調節或編程方法等輔助處理功能，使整個(gè)系統構建起局部的控制環(huán)和特殊的處理方法。

5　支撐軟件
5.1　VIGO現場(chǎng)總線(xiàn)管理系統
　　VIGO是一種現場(chǎng)總線(xiàn)管理系統，它始終監測著(zhù)機組中各實(shí)際設備間以及它們與總線(xiàn)間的聯(lián)系，支持Winscket（PC-基礎網(wǎng)絡(luò )）和P-NET現場(chǎng)總線(xiàn)，可在WINDOWS95下運行。
5.2　PDFLOW數據庫程序
　　PDFLOW用于建立PD4000／340FLOWmeter-Display的用戶(hù)數據庫。該數據庫可為100個(gè)用戶(hù)服務(wù)，信息可向PD4000／340下載。PDFLOW數據庫以ACCESS2.0文件格式化的標準數據庫為基礎，使用時(shí)要求具備PD3920模塊和VIGO軟件。
5.3　打印接口設計程序
　　用于設計PD4000／340流量計顯示器的打印接口，可為PC監控器設計接口線(xiàn)路，然后下載至PD4000／340。定制的接口線(xiàn)路可保存在PC機硬盤(pán)中供以后使用。使用時(shí)要求具備PD3920模塊和VIGO軟件。

6　應用
　　1998年，在由浙江省機電設計研究院總承包的“甬臺溫高速公路大溪嶺—湖霧嶺隧道機電工程”中，就將P-NET現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)用于該工程的電力監控系統，取得了良好的效果。

　　甬臺溫高速公路大溪嶺—湖霧嶺隧道是我國首座自行設計、自行施工的高速公路第一長(cháng)隧，位于臺州溫嶺大溪鎮與溫州樂(lè )清湖霧鎮之間，全長(cháng)4116m?？紤]到特大型公路隧道機電工程的綜合性極強，需要滿(mǎn)足多種基本運行條件，并要求達到較高的設計標準，整個(gè)隧道的供配電系統采用雙回路10kV高壓進(jìn)線(xiàn)方式，由1#、2#配電所和北端、洞中、南端三個(gè)變電所組成供電網(wǎng)，向所有設備供電，并對關(guān)鍵設備采用在線(xiàn)式UPS電源供電，保障了整個(gè)系統的安全運行。整個(gè)電力監控系統的控制范圍達到5km。
　　電力監控系統結構,如圖3所示。

圖3　大溪嶺－湖霧嶺隧道電力監控系統結構圖

　　在各變電所、高壓配電所和中央控制室之間采用冗余雙環(huán)P-NET現場(chǎng)總線(xiàn)進(jìn)行連接，雙環(huán)結構為整個(gè)隧道的電力監控系統構筑了一個(gè)高可靠性的數據高速公路，即使在出現局部線(xiàn)路故障的情況下，也可保證整個(gè)系統的完整性和可靠性。
　　隧道電力監控系統用于采集和監視隧道各配電所、變電所的所有電力參數及部分開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。系統采用的控制器為PD控制器模塊。
　　系統所用模塊分為三類(lèi)：
　?。?）主模塊PD5015。置于中控室內，是監測系統的主控制器，所有數據采集后都送到此模塊。主模塊根據采集的數據進(jìn)行檢查，若發(fā)現異常，如過(guò)電流、過(guò)電壓等則發(fā)送報警信息。PD5015具有液晶顯示和輕觸鍵盤(pán)，用戶(hù)可觀(guān)察各種數據并通過(guò)鍵盤(pán)進(jìn)行參數設置。主模塊與上位計算機通訊并提供所需的數據。
　?。?）電量采集模塊，包括PD3260和PD3221。1#配電房和南、北變電所每個(gè)變壓器都由一個(gè)PD3260模塊采集數據，中洞變電所的兩個(gè)變壓器則分別由一個(gè)PD3260和一個(gè)PD3221進(jìn)行數據采集。PD3260模塊可測量系統的三相電壓、電流、功率、功率因素和頻率，并累計能耗。模塊有8個(gè)數字I／O通道和一個(gè)用于局部控制的可編程計數器通道，用于輸電線(xiàn)上同步、異步發(fā)生器的自動(dòng)數據采集。PD3221模塊包括6個(gè)數字輸入通道（其中4個(gè)可作為數字輸出），2個(gè)模擬輸入通道和1個(gè)模擬輸出通道。模塊還包括一個(gè)PID調節器，一個(gè)用于局部控制的內部用戶(hù)可編程計數器通道和一個(gè)脈沖處理器。
　?。?）PD3280遠程通訊模塊。由于南變和中變、中變和北變之間的兩段總線(xiàn)較長(cháng)，因此在兩段總線(xiàn)上均配置一個(gè)PD3280遠程通訊模塊作為中繼模塊，以實(shí)現系統總線(xiàn)的連續性和完整性。PD3280模塊有3個(gè)RS484P-NET接口，每一接口可在1200m內進(jìn)行通訊，所以整個(gè)模塊允許3600m以?xún)鹊耐ㄓ?。PD3280模塊在P-NET現場(chǎng)總線(xiàn)各部分之間提供了一個(gè)透明的接口。
　　隧道內各配電所的主要運行參數可通過(guò)模塊現場(chǎng)采集，經(jīng)總線(xiàn)送至中央控制室，并可在中控室的電力模擬屏中反映出來(lái)。工作人員可時(shí)刻監視電力系統運行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現問(wèn)題并立即著(zhù)手解決，以防止問(wèn)題進(jìn)一步擴大。
　　“甬臺溫高速公路大溪嶺—湖霧嶺隧道機電工程”電力監控系統自投入使用以來(lái)一直效果顯著(zhù)、運行良好，從而反映出P-NET現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)具有很強的整體性和很高的可靠性，其優(yōu)越的性能為隧道機電工程的完成和完善提供了良好的保證。

7　結束語(yǔ)
　　如今，作為國際總線(xiàn)協(xié)議三大創(chuàng )始者之一的P-NET協(xié)議，憑借其獨特的技術(shù)優(yōu)勢和卓越的產(chǎn)品性能，正在社會(huì )生產(chǎn)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著(zhù)重要的作用。此次在“甬臺溫高速公路大溪嶺—湖霧嶺隧道機電工程”的電力監控系統中，成功地應用了這一現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，就是一個(gè)最好的例證。相信在今后的社會(huì )發(fā)展中，P-NET現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)也將不斷完善，創(chuàng )造出更多更好的業(yè)績(jì)。