網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議在電氣監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

常志惠

（陽(yáng)煤集團(tuán)升華實(shí)業(yè)分公司 山西陽(yáng)泉 045008）

0 引言

電氣監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)是冶金、包裝、石化等行業(yè)正常發(fā)展的基礎(chǔ)條件。電氣監(jiān)控系統(tǒng)借助自身優(yōu)異性能達(dá)到了電氣設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)督、統(tǒng)一管理的目標(biāo)，有效加強(qiáng)了電氣行業(yè)工作員工的效率，降低了工作量加強(qiáng)了勞動(dòng)生產(chǎn)力。電氣監(jiān)控系統(tǒng)在產(chǎn)生故障時(shí)工作效率會(huì)大打折扣，由此可看出電氣監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和可靠性能力均不足。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議是通信網(wǎng)絡(luò)中一種最基礎(chǔ)的規(guī)則，不同的協(xié)議具備不同的通信方法和傳輸訪問(wèn)機(jī)制，傳輸訪問(wèn)機(jī)制的不同主要體現(xiàn)在傳輸信號(hào)時(shí)的性能中。本文在研究過(guò)程中對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議進(jìn)行了簡(jiǎn)單概述，并詳細(xì)分析了網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的具體應(yīng)用情況。

1 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議概念

網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議是一類(lèi)網(wǎng)絡(luò)通信語(yǔ)言，網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議主要是借助相應(yīng)的系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)為互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)引帶來(lái)通信條件。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議以邏輯為基礎(chǔ)對(duì)網(wǎng)絡(luò)展開(kāi)七層分割，每層都擁有關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)設(shè)施，例如，路由器、交換機(jī)等。電氣監(jiān)控系統(tǒng)中現(xiàn)下有兩種協(xié)議：①I(mǎi)EC60870-5-103。②IEC60870-5-104。

1.1 IEC60870-5-103

該協(xié)議是國(guó)際電工委員會(huì)設(shè)計(jì)。IEC60870-5-103可以有效加強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。該協(xié)議是借助非平衡傳輸來(lái)達(dá)到傳輸目的的，非平衡傳輸具備主從一對(duì)多的特征。主是通信前置機(jī)，從站是繼電保護(hù)裝置，該協(xié)議的傳輸效率為一秒九千六百bit，實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，可將其分為固定幀長(zhǎng)報(bào)文和變幀長(zhǎng)報(bào)文。無(wú)論是任何一種傳輸方式，都需按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，通常是按照服務(wù)數(shù)據(jù)單位和標(biāo)準(zhǔn)化報(bào)文傳輸，這兩種規(guī)定涵蓋面有限，不可用于全部數(shù)據(jù)的通用分類(lèi)服務(wù)傳遞。

1.2 IEC60870-5-104

該協(xié)議是IEC60870-5-103協(xié)議的延伸和發(fā)展。該協(xié)議可應(yīng)用于變電站調(diào)度端，應(yīng)用范圍十分廣泛。此外，該協(xié)議還可在變電站的通信網(wǎng)中科學(xué)應(yīng)用。該協(xié)議在各大領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)多選用RFC2200協(xié)議的鏈路層、物理層等。標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議是RFC2200的主體，RFC2200能夠讓該協(xié)議廣泛地應(yīng)用于高寬帶網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳遞中。它本身還具有可靠性高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的有事，可以進(jìn)行大流量數(shù)據(jù)傳遞，能夠?yàn)樾畔U(kuò)展提供基礎(chǔ)條件。

2 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議在電氣監(jiān)控系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

我國(guó)科技進(jìn)步速度飛快，電氣監(jiān)控系統(tǒng)也正在不斷優(yōu)化和革新，網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議若能在電氣監(jiān)控系統(tǒng)中合理使用，能夠有效改善電氣監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)性差、可靠性差的缺點(diǎn)。因此，本文主要研究網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議如何優(yōu)化電氣監(jiān)控系統(tǒng)性能，借此體現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

2.1 實(shí)時(shí)性?xún)?yōu)化應(yīng)用

可以改善電氣監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施性差的方式很多，體現(xiàn)方式有兩種：①優(yōu)化軟件算法。②革新電氣監(jiān)控系統(tǒng)硬件。

本文研究過(guò)程中先重點(diǎn)研究IEC60870-5-103協(xié)議。該協(xié)議最為常見(jiàn)的兩種接口種類(lèi)，分別是光纖和EIARS485接口。光纖本身所具備的優(yōu)異性能眾所周知，例如，傳輸速率快，抗干擾能力強(qiáng)等。研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在同一變電站或進(jìn)行短距離傳輸時(shí)這兩類(lèi)接口傳輸速率大體相同。通信鏈路拓?fù)鋵用?，這兩類(lèi)接口也相吻合。在此基礎(chǔ)上研究這兩類(lèi)接口可應(yīng)用同一分析方法。因此，本文具體以EIA RS485為分析對(duì)象展開(kāi)下列研究：

EIA RS485是三線制半雙工接口，該接口工作在信息傳輸中有一定的局限性，只能單向工作，不可同時(shí)接收或發(fā)出信息。具體應(yīng)用過(guò)程中，還需選擇通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具體通信權(quán)一般是按照有關(guān)原則選用三個(gè)繼電保護(hù)設(shè)施，最后按照順序把信息傳輸至通信前置機(jī)。該數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾逝c通信權(quán)時(shí)間間隔相關(guān)。若信息傳輸過(guò)程中電氣產(chǎn)生大范圍故障，繼電保護(hù)裝置可能會(huì)產(chǎn)生很多變位信號(hào)，不利于信息的實(shí)時(shí)傳輸。

該協(xié)議主要用于優(yōu)化電氣監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，影響因素體現(xiàn)在兩點(diǎn)內(nèi)容上：①該協(xié)議具備太網(wǎng)傳輸功能，在這之中起到關(guān)鍵作用的分別是太網(wǎng)帶寬和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。②報(bào)文信號(hào)攜帶效率。為進(jìn)一步加強(qiáng)電氣監(jiān)控系統(tǒng)各項(xiàng)功能，筆者研究過(guò)程中主要加強(qiáng)IEC60870-5-104報(bào)文信號(hào)攜帶效率。該協(xié)議的主要體現(xiàn)形式為I格式幀。在二百四十九字節(jié)范圍內(nèi)可展開(kāi)火一組數(shù)據(jù)傳遞。在不斷發(fā)展過(guò)程中，為加強(qiáng)信號(hào)傳遞信號(hào)，需要改進(jìn)I格式幀長(zhǎng)度。

2.2 可靠性?xún)?yōu)化應(yīng)用

電氣監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，需要借助多種技術(shù)結(jié)合支持。若想達(dá)到電氣監(jiān)控系統(tǒng)可靠性增強(qiáng)的必須借助服務(wù)器、遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)等重要設(shè)備。此外，拓展網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的綜合性能，還需提升通信前置機(jī)冗余切換和通信網(wǎng)絡(luò)冗余切換的穩(wěn)定性。如此才可有效加強(qiáng)電氣監(jiān)控系統(tǒng)的整體效率和綜合能力。

（1）EIA RS485接口在使用時(shí)若只有一個(gè)接口則只可設(shè)置一位主機(jī)，若設(shè)置兩位主機(jī)則難以正常工作，也難以借助接口傳輸報(bào)文。為進(jìn)一步加強(qiáng)該協(xié)議的傳遞可靠性，可并接兩位主機(jī)。一主機(jī)工作狀態(tài)，另一主機(jī)熱備狀態(tài)。在實(shí)際工作過(guò)程中，若主機(jī)中信號(hào)中斷可被熱備狀態(tài)識(shí)別并替換，最后主機(jī)借助新的接口繼續(xù)傳輸報(bào)文。此種方式就是協(xié)議雙機(jī)熱備接口替換，是目前較為常用的一種方法。

（2）冗余配置能夠高效加強(qiáng)數(shù)據(jù)傳遞的可靠性。這種切換方式是冗余兩主機(jī)中一位主機(jī)借助冗余通信網(wǎng)絡(luò)中的一條線路與運(yùn)動(dòng)機(jī)或服務(wù)器相連接。若此時(shí)正在運(yùn)轉(zhuǎn)的主機(jī)產(chǎn)生故障或發(fā)生數(shù)據(jù)中斷，另一主機(jī)可替換并繼續(xù)傳輸報(bào)文。但是該主機(jī)切換方式還有很多不足之處，例如，只可借助內(nèi)部軟件進(jìn)行切換，難以達(dá)到無(wú)憂連續(xù)切換。

若應(yīng)用并行冗余協(xié)議，可把鏈路冗余體加入到設(shè)備內(nèi)部，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、整理目的。此項(xiàng)方式雖然理論可行，但實(shí)際電氣監(jiān)控系統(tǒng)中不不支持，若非要應(yīng)用此協(xié)議技術(shù)人員要展開(kāi)系統(tǒng)再設(shè)計(jì)工作。若不改變監(jiān)控系統(tǒng)需要科學(xué)調(diào)整通信方法，如此才可實(shí)現(xiàn)冗余網(wǎng)絡(luò)并行信息傳遞的目標(biāo)。

3 結(jié)束語(yǔ)

目前，為進(jìn)一步加強(qiáng)電氣監(jiān)控系統(tǒng)工作效率，需改善電氣監(jiān)控系統(tǒng)可靠性差、實(shí)時(shí)性差的缺點(diǎn)，此項(xiàng)工作已經(jīng)成為了科研領(lǐng)域中的難點(diǎn)。通過(guò)研究表明，本文所研究的這兩種協(xié)議優(yōu)化能夠加強(qiáng)電氣監(jiān)控系統(tǒng)整體性能，彌補(bǔ)電氣監(jiān)控系統(tǒng)可靠性差、實(shí)時(shí)性差的缺點(diǎn)。今后，若想大力推動(dòng)電氣監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展需要科研領(lǐng)域的技術(shù)人員大力研發(fā)新的技術(shù)并應(yīng)用于電氣監(jiān)控系統(tǒng)中。此外，科研人員還需不斷加強(qiáng)電氣監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性，為今后電氣監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展做好基礎(chǔ)。