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1、无线通讯SCADA系统的实现与应用dujing导语：SCADA系统一般采用分散式测控、集中式治理的方式，整个系统由监控中心、假设干个分散的远程测控终端RTURemoteTerminalUnit和通讯介质三局部组成1SCADA系统的特点SCADASupervisoryControlandDataAcquisition系统即监视控制与数据收集系统，是以计算机为根底的监测控制与调度治理自动化系统，能实现远程数据收集、设备控制、测量、参数调节以及信号报警等各项功能，可广泛应用于电力、水利、石油、化工、环保和市政等诸多领域。SCADA系统一般采用分散式测控、集中式治理的方式，整个系统由监控中心、假设干个
2、分散的远程测控终端RTURemoteTerminalUnit和通讯介质三局部组成。监控中心又称主站，是SCADA系统的核心，负责控制治理整个系统的运行；RTU又称外围站点，是采用微处理器或者DSP的可独立运行的智能测控模块，完成各种远端现场数据的收集与处理、现场执行机构的控制以及与远程控制中心的通讯，具有易扩展性和易维护性特点；通讯介质根据实际需求和应用对象的不同多种实现方式，下面稍作分析。2通讯介质的选取数据传输介质分为有线和无线两类。有线传输方式如：电力线载波、RS-485现场总线和PSTN公用网等。无线传输方式如：VHF/UHF无线电台、ISM扩频电台、GSM挪动网以及卫星通讯网等。每种
3、方法各种其特点。电力线载波利用现有的供电线路不需另铺专用通讯线路，但电力线固有干扰较大，且载波信号只能在一个配电变压器区域内传送，通讯跟踪较短；RS-485现场总线具有通讯效率高、可靠性好等优点，但用于大容量系统时铺设专用线路工程造价太高。PSTN公用网和GSM挪动网的初期投入费用少，无盲区覆盖，但日积月累的运营费用极高；ISM工业科学医疗用处频段的扩频电台2.4GHz及微波4GHz以上可用于远间隔、高性能传输，但价格昂贵。VHF/UHF无线电台：传输间隔较远，只需维护费用而无运营费用，系统使用及站点扩展很方便，尤其适用于大容量分散式SCADA系统，其性能价格比高，但必须向当地无线电治理局部申
4、请相应频点才可使用。由此可见，有线与无线方式各有利弊，有线通讯的上风在于数据传输的可靠性，但当RTU分散时测控系统辅设专用线路造价过高；而无线通讯那么在大容量SCADA系统中上风明显。城市路灯监控系统正是采用VHF/UHF无线电台通讯方式，已在南京、福州、长春等省会城市连续常运行几年且客户反映好。理论证实，只要解决好数据传输的可靠性这一关键问题，就能保证整个无线通讯SCADA系统正常可靠运行。3城市路灯无线通讯SCADA系统的设计该系统总体构造主要由三局部构成：监控中心、假设干个外围站RTU及VHF/UHF无线电台进展数据通讯。监控中心选用TAIT855/856基地台，外围站选用Motorol
5、aGM300车载电台。城市路灯无线通讯SCADA系统组网构造如图1所示。3.1监控中心组成和功能城市路灯无线通讯SCADA系统的控制中心主要由主控机、后备机、效劳器、大屏幕多媒体投影机、电台、铁塔及天线等组成。主控机与效劳器按Client/Server构造连网。主控机作为系统的客户机，由一台Intel工控机构成，用VB语言编程，主要功能实现人机界面并通过无线Modem与电台连，向RTU发送控制指令，接收返回的检测数据和状态参数。为进步系统的可靠性，在该系统中采用另一台Intel工控机作为后备机对主控机进展备份。用一台IBM效劳器作无线通讯SCADA系统的数据库效劳器，RTU收集到的数据经主控机
6、处理后存放在数据效劳器中，其它治理系统经受权可以直接访问该效劳器，很容量实现系统间的数据分享。监控中心主要完成以下功能：1大屏幕多媒体投影机动态显示SCADA系统中每一个RTU在城市地图中所处位置及该站点的工作状态和实时参数包括各条线路的沟通电压、电流、功率、电度表读数、亮灯率等。2根据该城市所处经纠度及日出日落时间，制定出对应全年的逐日开/关灯时间曲线以实时控制路灯的通/断；另外可由控制人员结合详细情况，修改开/关灯时间，并传送给RTU以进展控制。3定时巡检/定点检测RTU，并通过无线Modem获取RTU返回的开关状态、数据参数及报警码。4在巡检经过中，假设发现故障或者参数越限，可进展声光报
7、警，并在大屏幕上动态显示以该站点位置为中主的放大地图及相应的工况、实测数据及故障形式。5具有节省能源功能，实行全夜灯/半夜灯两种工作方式，由控制人员针对每条线路决定是否采用半夜灯方式及任意调节半夜灯的起止时间。同时还具有防窃电监测功能：当检测到某一支路电流值大于正常运行值时，假设同一RTU中其它支路电流值正常说明A/D芯片工作正常，那么该支路存在窍电现象。6采用虚拟仪表方法显示电压表、电流表、电度表等仪表外形，利用VB控件Meter在仪表盘上直观显示模拟数据量的动态变化。7定时对所有RTU进展校时，确保外围站时间准确性。8数据处理、存储及报表打印功能。3.2无线通讯3.2.1通讯介质无线通讯S
8、CADA系统监控中心与RTU之间采用VHF/UHF无线电台进展数据传输，工作频率为203450Hz须向当地无线电治理部门申请相应的频点，数据通讯的调制方式为FSK，传送速率为3001200bps。RTU站点间分布较散，与监控中心间隔较远，因此通讯体制采用大区制。监控中心选用TAIT855/856基地台，发射功率为45W，工作在全双工方式，覆盖范围与高增益全向天线铁塔的高度有关，半径可达几十公里。RTU采用MotorolaGM300车载电台，配以定向天线，发射功率为25W，工作在半双工方式。3.2.2通讯方式监控中心采用播送方式或者点对点方式向RTU发送命令。采用播送方式时，RTU只接收命令并执
9、行，如校对时间、修改开/关灯时间等命令；采用点对点方式时，如遥测、遥控等命令，RTU先进展站点编号确认，假设是那么根据命令格式执行相应操纵，如控制路为开/关、向监迭中心返回电流、电压、开关状态、故障码数据帧等。3.3外围站RTU构造模块设计无线通讯SCADA系统的外围站RTU构造图如图2所示。RTU主要由单片机测控系统组成，包括数据收集处理及A/D转换电路、键盘显示电路、时钟电路、路灯全夜灯/半夜灯控制电路、无线通讯电路。外围站都可独立运行，即使因通讯故障等原因无法与监控中心联络，也可单独完成路灯系统的日益监控。单片机测控系统采用80C31作为CPU，27C256作为EPROM，62256作为
10、RAM，在地址译码电路中采用74LS138，P2.7分别接62256的片选信号为零选中及74LS138管脚G1为1选中，P2.4、P2.5、P2.6分别接74LS138管脚A、B、C，输出片选信号控制多路开关、ICL7109、DS12887、74HC245、液晶显示。1数据收集及A/D转换电路RTU实时测量参数包括线路的电压、电流、电度表读数等。该模块模拟输入信号有三相沟通电压UAUC。线路总电流IAIC，各支路电流本系统最多可检测8条支路I1AI1C、I8AI8C，信号经V/I变送器、多路开关40514片、信号处理电路包括对沟通信号整流、滤波等变换后送入双积分式A/D转换器ICL7109，转
11、换成十二位二进制数，其中低八位D1D8与P0.0P0.7相连，高四位D9D12与P0.0P0.3相连，CPU通过控制高/低字节使能端HBEN、LBEN分别从数据总线上读取高四位及低八位数据。2键盘显示电路采用液晶显示。键功能主要有：设置站号、时间、各支路电流变化值、电流/电压调零校正、全夜灯/半夜灯形式，巡检/定点检测每一支路参数等。3时钟电路采用时钟芯片DS12C887提供准确时钟信号，包括年、月、日、时、分。可通过手动方式修改时间，也可由监控中心统一校时。4路灯开/关电路可通过固化在EPROM中的逐日开/关灯时间自动执行该站点路灯线路的通/断，也可通过手动设置方式或者由监控中心进展遥控来实
12、现线路通/断。5无线通讯电路由调制/解调芯片TCM3105将接收的模拟载波信号解调为数字信号传给CPU，将需发送的数字信号调制成模拟载波信号并通过GM300车载电台、定向天线与监控中心进展数据传送。4路灯无线通讯SCADA系统实现的考前须知采用VFH/UFH电台通讯的城市路灯无线通讯SCADA系统已经连续几年正常运行。经历说明，只要解决好数据无线传输的可靠性问题，在城市大容量监控系统中该方法明显优于有线传输方式，性能价格比高，且可方便地任意扩展RTU。笔者以为在设计调试安装经过中还需要留意以下几方面：1尤其要重视无线信号的场强测试。在外围站安装前，由监控中心基地台发送信号，每一个RTU安装处都要进展场强测试，应无明显的同频干扰和异频互调干扰，信号电平应在20dB以上。假设某个RTU不能知足，须改变其地址；当大局部RTU都不能知足要求时，必须改变无线电台的工作频点。2不能选择过高的通讯波特率，否那么极易引起丢码现象。3在A/D转换电路调试中发现，ICL7109芯片引脚17TEST、27SEND不能悬空，应与26RUN/HOLD同接+5V。否那么A/D转换数据经常会出现不稳定现象。4用于测量三相电压的V/I变送器不能直接装在主板上，否那么极易受雷击而烧毁主板。5在多山地区假设无线信号受影响可设立中断站。