電氣化鐵道牽引變電所集巾監(jiān)控系統(tǒng)方案

關(guān)鍵詞：電氣化鐵道牽引變電所監(jiān)控系統(tǒng)方案

隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)芯片技術(shù)水平的不斷提高，人們構(gòu)成計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的隨意性不斷加大。目前，基本上可以按照各種測(cè)量、控制功能的要求，構(gòu)成各種類型的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)

1計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)成形式

在實(shí)際應(yīng)用中，由于各種控制環(huán)境和功能要求不盡相同，因此，為了與之相適應(yīng)，計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)不僅在規(guī)模上，而且在結(jié)構(gòu)上存在著很大的差別。但按照硬件的組合方式，計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)大致分為通用計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)、專用計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)和混合計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。

2牽引變電所集中監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

牽引變電所集中監(jiān)控系統(tǒng)從根本上講，就是一個(gè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)形式不外乎以上三種。因此，必須根據(jù)牽引變所的特點(diǎn)和實(shí)際運(yùn)行狀況以及監(jiān)控系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能，合理地選擇系統(tǒng)的硬件配置，力爭(zhēng)達(dá)到以較小的成本代價(jià)，高質(zhì)量地完成各種測(cè)控功能的目的。

2.1牽引變電所集中監(jiān)控系統(tǒng)的功能

從實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，作為牽引變電所集控系統(tǒng)應(yīng)該具備以下幾個(gè)主要功能

(l)數(shù)據(jù)采集和處理功能;

(2)通信功能；

(3)當(dāng)?shù)乜刂?

(4)自檢功能。

可見(jiàn)微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)所完成的功能不是單一的，而是綜合性的，顯然單機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已很難滿足牽引變電所集中監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求。

2.2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)功能要求以及單機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不足之處，變電所集中監(jiān)控系統(tǒng)采用如下的方案設(shè)計(jì)。

2.2.1采用主從式多機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成

目前，多機(jī)系統(tǒng)存在著許多結(jié)構(gòu)形式，主要分為分布式和主從式兩大類。在分布式多機(jī)系統(tǒng)中，各計(jì)算機(jī)具有平等的地位，其結(jié)構(gòu)和功能基本上相同，而主從式結(jié)構(gòu)的多機(jī)系統(tǒng)則由一臺(tái)主機(jī)和多臺(tái)負(fù)責(zé)專門測(cè)、控功能的從機(jī)構(gòu)成。雖然分布式多機(jī)系統(tǒng)也能克服單機(jī)系統(tǒng)的缺點(diǎn)，但構(gòu)成比較復(fù)雜，且由于本系統(tǒng)所擔(dān)負(fù)的測(cè)、控任務(wù)主要是由模擬量輸人、數(shù)字量輸人/輸出、脈沖量輸人等功能子系統(tǒng)構(gòu)成，而各個(gè)功能子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)無(wú)論是硬件結(jié)構(gòu)上還是在軟件設(shè)計(jì)上都存在著很大的差別，再加上系統(tǒng)的通信和人機(jī)聯(lián)系等功能，使得各個(gè)計(jì)算機(jī)在結(jié)構(gòu)和功能上不盡相同，因而也不會(huì)具備平等的地位。顯然，這種系統(tǒng)不適合采用分布式多機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。相比之下，采用主從式多機(jī)系統(tǒng)，以一臺(tái)計(jì)算機(jī)作為主機(jī)，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和控制各從機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，承擔(dān)通信和人機(jī)聯(lián)系等任務(wù)，而各個(gè)專門的測(cè)、控子系統(tǒng)則分別由一個(gè)獨(dú)立的從機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣構(gòu)成的系統(tǒng)主次分明，功能劃分明確。由于實(shí)現(xiàn)了功能分布，因此，不僅可以大大減輕主機(jī)的負(fù)擔(dān)，使系統(tǒng)的各個(gè)功能實(shí)現(xiàn)較高的智能水平，而且這種結(jié)構(gòu)的多機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成比較簡(jiǎn)單，很利于系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展。

2.2.2主、從機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成采用混合型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)形式

在主、從式多機(jī)系統(tǒng)中，由于從機(jī)所負(fù)擔(dān)的功能相對(duì)比較單一，無(wú)須很強(qiáng)的系統(tǒng)軟、硬件支持。如果主、從機(jī)系統(tǒng)均采用通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，則勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生大材小用之嫌，造成極大的浪費(fèi)，大大提高了系統(tǒng)的成本開(kāi)支。而另一方面，由于專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一般都不具備很強(qiáng)的操作系統(tǒng)和人機(jī)聯(lián)系手段，并且開(kāi)發(fā)比較困難。因此，如果主、從機(jī)都采用專用計(jì)算機(jī)則又將減弱系統(tǒng)對(duì)主機(jī)的功能要求，而且將大大延長(zhǎng)整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期。基于上述原因，我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)，主機(jī)采用功能較強(qiáng)的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以充分利用其現(xiàn)有的良好人機(jī)接口和操作功能，而從機(jī)部分則根據(jù)其完成的專門測(cè)、控功能要求，進(jìn)行專門設(shè)計(jì)和配置，以提高系統(tǒng)的硬、軟件應(yīng)用/配置比。顯然，以混合形式構(gòu)成的主從機(jī)系統(tǒng)不僅能滿足系統(tǒng)的功能要求，而且具有較高的性能/價(jià)格比。

2.2.3主、從機(jī)系統(tǒng)間采用串行總線方式連接

在主從式多機(jī)系統(tǒng)中，如何解決各主、從計(jì)算機(jī)之間的通訊連接是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。

從目前情況來(lái)看，主要有串行總線和并行總線兩種連接方式，并行總線傳輸速度快，但其連接距離較短，連接線較多，接口比較復(fù)雜，其穩(wěn)定性和可靠性較差，而串行總線的主要不足之處是數(shù)據(jù)的傳輸速度慢。由于本系統(tǒng)中，從機(jī)數(shù)量不是很多，且各從機(jī)都具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)處理能主從式多機(jī)系統(tǒng)。因此，采用串行總線不僅可以保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求，節(jié)省許多接口設(shè)備和電纜開(kāi)支，而且可以保證系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)功能分布的前提下，盡可能實(shí)現(xiàn)位置上的分布，以減少布線的難度，提高系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力。

總之，采用開(kāi)方式的模塊化結(jié)構(gòu)來(lái)構(gòu)成一個(gè)主從式多機(jī)系統(tǒng)，主、從計(jì)算機(jī)間為串行總線式的松力，從而減少了主、從機(jī)間的通訊禍合連接方式，其方案設(shè)計(jì)使用靈信息傳輸量，大大地緩和了通訊速活、結(jié)構(gòu)緊湊、易于擴(kuò)展、高度可靠率較低時(shí)出現(xiàn)的矛盾。另外，串行性和實(shí)時(shí)性、維護(hù)方便為目標(biāo)，采總線連接距離較遠(yuǎn)，適合多位數(shù)據(jù)用板級(jí)設(shè)計(jì)和元件設(shè)計(jì)相結(jié)合的傳輸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，系統(tǒng)配置靈設(shè)計(jì)原則，以提高整個(gè)系統(tǒng)的性價(jià)活、方便，比較適合于功能分布的比。系統(tǒng)的硬件配置如圖1。