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西门子防爆电缆

简要描述:西门子防爆电缆
公司拥有完整的技术队伍 (各类专业人员),经过多年的西门子公司产品应用技术沉淀,可为用户提供强有力的广泛而有深度的技术支持与咨询,这也是与公司各行业客户保持长久关系的基础;同时公司也致力于各个行业的OME客户的开发与合作,在自动化控制领域不一定拥有单纯的产品价格优势,但我们一定拥有技术优势。

  • 产品型号:代理电缆
  • 厂商性质:代理商
  • 更新时间:2020-05-27
  • 访  问  量:110
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详细介绍

西门子防爆电缆于现场总线的调度自动化系统主要由厂站端系统、调度端系统和通信系统构成。

  (1)厂站端系统

  厂站端(发电厂、变电站端)的监测与控制系统由前端智能单元、工控机、网络通信管理适配卡、调制解调器Modem和相应软件组成。

  1)前端智能单元。前端智能单元一方面完成对各线路电流(A相、B相和C相)、电压(A相、B相和C相电压;AB相间电压;BC相间电压;CA相间电压)、三相/单相有功功率、三相/单相无功功率、三相/单相正有功电能、三相/单相负有功电能、三相/单相正无功电能、三相/单相负无功电能、三相/单相功率因数以及周波等电参量的测量;另一方面还要完成对各开关状态的检测和控制。前端智能单元一般采用16位微处理机系统,主要包括采集控制逻辑、模拟信号处理、开关量输入输出处理、通信处理、系统监测与保护、实时时钟及电源部分。前端智能单元能在恶劣的电磁环境下可靠工作,并可安装在户外的端子箱内。

  2)工控机。工控机用于显示厂站电气主接线及其运行状况、记录各种数据、显示各种曲线和图表、异常或事故报警及打印、信息转发和接收。一般变电站只需要一台工控机即可完成上述全部工作。在发电厂,根据监视点的需要可增加工控机的台数。

  3)网络通信管理适配卡。网络通信管理适配卡插在工控机的扩展槽上,通过现场总线实现前端智能单元和工控机之间的高速数据交换,并实现对网络的管理。

  4)Modem。Modem(调制解调器)是电力系统的Modem,它完成发电厂、变电站与调度端之间的数据通信。

  (2)调度端系统

  调度端对整个系统进行监视、控制和管理。调度端系统由工控机、调制解调设备、多路通信接口设备、大屏幕显示器构成。调制解调器Modem接收来自载波机的调制信号,同时调度端发出的命令又可通过Modem调制后送到载波通道,然后送到厂站端。多路通信接口完成多路数字信号与厂站端工控机的数据通信。大屏幕显示器用来显示电力网络图、电网参数和负荷曲线等。

  (3)数字通信

  厂站端与调度端之间的数据交换是通过数据通道传送的。目前电力系统有载波通道、微波通道和光纤通道等。对于载波通道和微波通道,需要在通道两端使用电力系统的调制解调器Modem,同一通道两端的Modem采用同一厂家同一型号的Modem。

  系统特点

  基于现场总线的发电厂、变电站实时监测监控系统以及由此构成的调度自动化系统,既可避免使用大量电缆将PT(Potential Transformer,电压互感器)、CT(Current Transformer,电流互感器)二次侧电参数传送至中控室,又可减少线损造成的误差,提高了测量精度。此外还可取消中控室,实现无人值守,不但节约占地面积与基建投资,而且还可把运行人员从日夜值班的劳累中解放出来。基于现场总线的厂站实时监测监控系统与传统的厂站监测监控系统相比,具有如下特点:

  1)前端智能单元(或称现场智能设备)可安装于CT或PT端子箱内,对所采集的数据就地处理,然后进行数字化(通过现场总线)传送。

  2)网络由两根双绞线组网,故障率低,通信波特率高。

  3)解决了传统监测系统中CT和PT到中控室间的压降问题,测量精度高。

  4)抗干扰能力强,能在户外恶劣条件下运行。

  5)结构简单,体积小,安装、维修方便。

  由系统的上述特点,可以预言,基于现场总线的监测监控系统必将广泛应用于电力系统的发电厂和变电站中,而且它与数据通道、调度端监控系统一起将构成新一代的调度自动化系统。

是执行器-传感器-接口的英文缩写,它是一种用在控制器(主站)和传感器/执行器(从站)之间双向交换信息的总线网络,它属于现场总线(Fieldbus)下面底层的监控网络系统。一个ASI总线系统通过它主站中的网关可以和多种现场总线(如FF、Profibus、CANbus)相连接。ASi主站可以作为上层现场 总线的一个节点服务器,在它的下面又可以挂接一批ASi从站。ASi总线主要运用于具有开关量特征的传感器和执行器系统,传感器可以是各种原理的位置接近 开关以及温度、压力、流量、液位开关等。执行器可以是各种开关阀门,电/气转换器以及声、光报警器,也可以是继电器、接触器、按钮等低压开关电器。当然 AS-i总线也可以连接模拟量设备,只是模拟信号的传输要占据多个传输周期。必须注意的是在连接主站和从站的两芯电缆上除传输信号外,同时还提供工作电源。

ASI总线功能
   在ASi总线不同的应用情况下,功能可靠包含下列内容,首先是通信数据的可靠性方面,ASi总线在许多方面采取了抗干扰措施。在接收数据时,必须进行错 误检验,此方法十分有效,出错误后信息可以重发。另外如系统部件出现故障时主站会很快检测到故障信息,并自动与发生故障的从站切断通信联系,通知操作人员 故障地址,以便及时进行维修。主站还具备网络运行监视功能,在任何时刻用户都能得到系统中所有从站当前运行状态的完整资料。

ASI总线传输速率
  在ASi总线系统中,主站和从站之间采用了串行双向数字通信方式。因为报文较短,如若在有一个主站和31个从站的系统中,ASI的通信周期大约为5ms,也就是说主站在5ms内就可以对31个从站轮流访问一遍。

ASI总线应用
  ASi总线是一个主从系统,主站和所有的从站可双向交换信息,当主站与上层现场总线进行通信时,主站担当了AS-i和上层网络信息交换的出入口,因ASi主要传输的是开关量,所以它的数据结构比较简单,用户仅需关心数据格式、传输率和参数配置等。
 

工业自动化总线系统-ASI总线【工控老鬼整理】

1 传输电缆
  ASI总线推荐使用的电缆型 号为CENELEC或DIN VDE 0281[CENE-90],并且要标明HO5VV-F2x1.5,这是一种两芯、横截面积为1.5mm2的柔性电源线,它既便宜又随处可见。另一种是具 有相同电特性的ASI扁平电缆,它在安装上非常方便。因为ASI电缆既要传输信号又是要提供电源,所以在选择电缆时必须注意两个方面的技术指标:是通信频谱特性,第二是直流阻抗特性。在认为有较大干扰的情况下,则需要选择使用屏蔽电缆,如型号为(N)YMHCY-02x1.5的电缆,但它也必须满 足规定的频谱特性要求。特别要注意的是屏蔽层在ASI电源端只能接地,而不能接在ASI+和ASI-端。
  ASI电源的电压为29.51-31.5VDC,每个从站向传感器/执行器提供的电源电压 VDC(+10[%]或-15[%])。在一个ASI总线系统中,ASI电源可给31个从站提供的大电流为2A,因此每个从站平均消耗的电流为 65mA。如果从站带动的执行器功率较大,所需电流大于65mA时,则必须外接辅助电源。整个系统允许在ASI电缆上的大压降为3V,因此电缆的横截面 积不能小于1.5mm2,这样才能保证网络中每个从站都能得到规定的电压值。
  ASI电缆的等效电路模型,分为两芯电缆和带屏蔽层两芯电缆两种模型。电阻(R’)、电容 (C’)、电感(L’)和电导(G’)值为ASI电缆的等效参数。传输速率为167Kb/s时,两芯电缆总的极限参数范围为:R’=20-50mΩ /m,L’=200-600nH/m,C’=35-70pF/m,G’=1-3μS/m。在同样的传输速率下,带屏蔽层的两芯电缆的极限参数 为:R’s=10mΩ/m,Ls’=800nH/m,Cs’=300pF/m,Gs’=15μS/m。
  ASI电缆的复数阻抗与传输速率之间的关系对系统的响应特性具有十分重要的意义。在传输速率为167Kb/s时,阻抗为80-120Ω,而低于或高于167Kb/s时,阻抗会迅速下降,因此当采用167Kb/s的传输速率时,将得到大的信号幅值。

2 信号调制过程
   ASI信号在传输前要进行调制,采用什么调制方法要考虑诸多的因素。例如附加在电源电压上的传输信号必须是交变的;主站和从站之间的双向通信要求双主都 能够产生简单、有效和节省时间的窄带传输信号;使用非屏蔽电缆时不应有太多的干扰等等。ASI信号的调制采用交变脉冲调制方式(APM),这是一种在基频 进行调制的串行通信方式。
  主站发出的请求信号位序列首先转换为能执行相位变换的位序列,即曼彻斯特II编码,这样就产生 了相应的传输电流。当传输电流通过电感元件时会产生电压突变,就产生了请求信号电压。每一个增加的电流产生一个负电压脉冲,而每一个减小的电流产生一个正 电压脉冲,通过这种方法从站很容易得到请求信号。因为信号是叠加在电源上的,所以信号电压有时会大于从站的电源电压。在从站内并不需要电感元件,这就使得 智能型传感器/执行器上的带有Slave Chip元件的一体化从站电路更小、更简单、更经济。在从站中接收电缆上的请求信号电压并转化为初始的位序列,就完成了一次主站向从站的请求信号的转换过 程。
  信号传输的电压脉冲被设计成正弦平方波方式,但要考虑到低频干扰的影响,通过选择合适的传输波形可以提高可靠性。经过这种调制后的信号在规定的拓扑结构中,每两位脉冲信号的间隔只有6μs。

3 电源和数据解耦
   ASI电源和与之相连的数据解耦电路,ASI电源可以提供29.5-31.6VDC电压,*电工委员会(IEC)对安全隔离低电压的技术要 求,大可输出2A电流,并具有可靠的短路过载保护。数据解耦电路由两个50μH的电感和两个39Ω的电阻相互并联组成,通过电感可以将传输信号的电流脉 冲转变为电压脉冲,同时它还具有防止数据传输频率信号经过电源而造成短路的作用,两个电阻代表了网络的边界终端。为使电路信号噪声低,必须采用高对称性 的电路结构,两个电容CE和两个电感L应完全相等,接地点要可靠接地,若采用屏蔽电缆,屏蔽层也应接到地上。如果2A电流仍不能满足从站的要求,就必须采 用带有辅助电源的从站模式或使用带有附加电源的中继器。

4 访问方式和报文
   ASI总线系统为主从结构,采用请求-应答的访问方式。主站先发出一个请求信号,信号中包括从站的地址。接到请求的从站会在规定的时间内给予应答,在任 何时间只有1个主站和多31个从站进行通信。一般访问方式有两种:一种是带有令牌传递的多主机访问方式;另一种是CSMA/CD方式,它带有优先级选择 和帧传输过程。而ASI的访问方式比较简单,为了降低从站的费用、提高灵活性,一方面在不增加传输周期的条件下尽量包括更多的参数和信息,另一方面传输周 期的时间应能自动调整,例如系统中只有6个从站时,传输周期为1ms,而有31个从站时周期约为5ms。如果在网上有短暂的干扰时,主站没有收到从站的应 答信号或收到的是错误无效的信号时,主站可以重发信息而无需重复整个传输周期。
  ASI总线的总传输速率为167Kb/s,它包括所有功能上必要的暂停。允许的网络传输速率为53.3Kb/s,从这一点看它的传输效率为32[%],与其它现场总线系统相比,这个数值较好。但在电磁干扰的环境下应采取进一步措施,以保证数据传输的可靠性。
  一个ASI报文由主站请求、主站暂停、从站应答和从站暂停4个环节组成。所有的主站请求都是 14位,从站应答为7位,每一位的时间长度为6μs。主站暂停少为3位,多为10位。如果从站是同步的话,在主站3位暂停后从站就可以发送应答信号。 如果不是同步信号,那么从站就必须在5位暂停后发送应答信号,因为在这段时间内从站会在接收到完整有效的请求信号后监测主站的暂停情况,看看是否还会有其 它信息。但是如果主站在10个暂停位后没有接收到从站的应答信号的起始位,主站会认为不再有应答信号而发出下一个地址的请求信号。从站的暂停只有1位或2 位的时间。
  在ASI报文中主站请求由以下具体信息组成:
  ST 起始位 主站请求开始,0为有效,1为无效。
  SR 控制位 数据/参数/地址位或命令位,0为数据/参数/地址位,1为命令位。
  A0~A4 从站地址位 被访问的从站地址(5位)。
  I0~I4 信息位 要传输的信息(5位),请求类型。
  PB 奇偶校验位 在主站请求信息中不包括结束位为1的各位总和必须是偶数。
  EB 结束位 请求结束,0为无效,1为有效。
  在ASI报文中从站应答由以下具体信息组成:
  ST 起始位 从站应答开始,0为有效,1为无效。
  I0~I3 信息位 要传输的信息(4位),应答类型。
  PB 奇偶校验位 在从站应答信息中不包括结束位为1的各位总和必须是偶数。
  EB 结束位 应答结束,0为无效,1为有效。

5 主站请求和从站应答
   在ASI主从结构中,主站所发出的报文在系统数据交换中占有重要的地位。主站的请求报文共有9种:
(1)数据交换 要求从站把测量数据上传给主站,而主站又可以把控制指令下达给从站。
(2)写参数 设置从站功能,如传感器的测量范围、激活定时器、在多传感器系统中改变测量方法等。
(3)地址分配 只有当从站地址为00H时才有效。从站接到这个请求后,用06H回答,表示已收到了主站的正确请求,从站从此就可以在这个新地址被呼叫了,同时把这个新地 址存储在从站的EEPROM中,这个过程大约需要15ms。这种方式使主站可以对运行中损坏后重新置换的从站自动进行原有地址的设置。
(4)复位 把被呼叫的从站地址恢复到初始状态,从站用06H回答,整个过程需2ms。
(5)删除操作地址 暂时把被呼叫的从站地址改为00H,这个报文一般和“地址分配”报文一起使用。当新地址确定后,从站用06H回答。如果使用指令“Reset-ASI- Slave”就可以恢复原地址。(6)读I/O配置。读ID编码 从站的I/O设置和ID编码在出厂时已经确定,不能改变。
(7)结合使用的目的是确定从站的身份。
(8)状态读取 读取从站状态缓冲器中的4个数据位,以获得在寻址和复位过程中出现的错误信息。
(9)读出状态和状态删除 读出从站状态缓冲器的内容,然后删除。
  在以上9种主站请求报文中,数据和参数的传输有两种,设置和改变从站地址的有两种,对从站进行识别和查询的有5种。表1列出的是主站9种报文的名称和内容。

6 西门子防爆电缆传输故障特征
   如果在非屏蔽电缆上进行高速ASI传输通信,那么电磁兼容性(EMC)问题就非常重要了。发射干扰和现场的场强辐射干扰都不应超过欧洲标准 EN55011给出极限值,ASI系统的抗干扰能力在IEC801文件中已有详细的说明。大量的ASI系统测试数据表明,由于传输信号采用了正弦平方波, 因此ASI系统的发射干扰保持在IEC的规定值以下。ASI系统对于静态放电在26M-1GHz频率范围内的电磁高速瞬间干扰的抵抗能力可达到3级。在 坏的情况下,通信将出现故障,但系统具有检测功能并可以对报文进行重发。因为是短信息,重发不会增加周期时间,只有在报文发生严重错误时,才会增加报文的 周期长度。当位传输错误率在70b/s时,系统周期大约为5ms;如果错误率再高一点,周期时间变化不大,ASI仍能保持它所有的功能。只有误差超过 5000b/s时,正常的数据传输才难以维持。
  当ASI电缆被切断时(如错误短接或故障断开),主站将不能访问位于断点另一侧的从站,而位于 主站一侧的从站仍可以被主站呼叫。通过管理服务程序主站能够诊断和发出故障信号,但前提是数据解耦电路和电源这时应在同一侧,否则系统就会完全瘫痪。如果 在ASI系统中没有使用中继器,那么当电源发生故障时,ASI系统将停止工作,有关故障的信息也不会得到。但如果使用了中继器,因中继器可以向网络供电, 那么电源故障的影响就会减小,系统将维持部分功能。
  ASI总线的传输系统是连接网络系统中主站、从站、电源、控制器、传感器/执行器的通路和桥梁。报文信号在传输系统中要经过多次的变换和恢复,并要抵抗各种外界的干扰以保证准确、快捷、可靠的信息交换,它是ASI总线系统中重要的组成部分。

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