智能化配电系统中的多现场总线技术(1)

1 概述

现场总线是近年来自动化领域中发展很快的互连通信网络，具有协议简单开放、容错能力强、实时性高、安全性好、成本低、适于频繁交换等特点。目前，国际上各种各样的现场总线有几百种之多，统一的国际标准尚未建立。较著名的有基金会现场总线(FF)、HART现场总线、CAN现场总线、LONWORKS现场总线、PROFIBUS现场总线、MODBUS、PHEONIX公司的INTERBUS、AS-INTERFACE总线等。

智能化配电系统就是通信网络把众多的带有通信接口的中、低压开关和控制设备与主计算机连接起来，由计算机进行智能化管理，实现集中数据处理、集中监控、集中分析和集中调度的新型配电系统。智能化配电系统一般由主计算机、通信网络、智能化开关和控制设备三部分组成。

从目前国内外智能化配电系统所应用的现场总线来看，主要有PROFIBUS-DP、MODBUS、LONWORKS等，而FF、HART、CAN等现场总线在智能化配电系统中应用则较少。以上系统基本上都是采用单一的现场总线技术，即整个智能化配电系统中只采用一种现场总线，整个系统构造比较单一。

随着自动化技术和通信技术的发展，带有通信接口的产品应用量越来越大，而且随着用户对配电系统可靠性和灵活性的更高要求，加上各现场总线本身的特点以及相关的产品品种繁多，因此在一些工程的智能化配电系统中，采用一种现场总线总线的智能化产品往往不能满足应用的全面要求，多现场总线产品共存于一个智能化配电系统已成为一个现实的问题。

由于多现场总线系统中不同类型的产品均配专用的通信协议，有的厂家还专门为自己的产品开发了专用的通信卡、通信控制器等专用设备，因此，整个系统中的产品由于通信协议不同无法直接和主控单元进行通信，这严重防碍了用户的选择。对用户而言,如果在一个智能化配电系统中每一种智能化产品均选择其专用的通信卡或通信控制器，一个智能化系统将变得支离破碎，组态性和灵活性均较差，而且在系统进行改造或升级时，将要花费用户更多的时间和费用。因此，多现场总线技术在一个智能化配电系统中的应用已成为一个重要的研究课题。

2 多现场总线技术

目前，在一些工程中通常的做法是在某种现场总线的基础上开发能连接其他公司现场总线的接口产品。由于现场总线国际标准尚未建立，多种类型的现场总线枚不胜数，需要开发大量的接口产品才能满足不同工程需要。如果仅以FF、CAN、LONWORKS、PROFIBUS-DP、MODBUS五种著名现场总线为例，要使它们中任意两种不同现场总线能统一于一个智能化配电系统中，仅是协议转换器这种接口产品就要有二十种之多，如果一个系统中有三种或三种以上不同现场总线产品，那麻烦则更大。不少企业，包括一些国际上的大公司为了解决来自不同厂家的产品兼容性问题，都投入了巨大的精力和财力，但成效甚微。

针对上述在智能化配电系统开发中遇到的实际问题，我们提出了通用型现场总线协议控制器这种全面的解决方案，通过硬件和软件的方法共同对现场总线协议进行处理，解决智能化配电系统中多现场总线的兼容性问题，其目的是为了能将不同现场总线的产品和谐地融入一个系统中，充分发挥不同产品的长处，为那些希望使用不同厂家优质产品的用户提供更大的灵活性。

通用型现场总线协议控制器是现场级的通用通信管理设备，由它把各个现场设备连成网络，并负责现场设备上位机之间的信息传递。由于其是通用性的，只需通过相应的CPU及接口电路和软件就可以完成多种现场总线协议的转换，实现与不同厂家的现场设备进行通信。