牵引变电所综合自动化系统网络通信

牵引变电所综合自动化系统网络通信

牵引变电所

综合自动化系统网络通

西南交通大学电气工程学院

2006.11.26 成都

牵引变电所综合自动化系统网络通信

主要内容一网络通信概述1.网络通信的基本概念和模型 2.变电所常用的通信网络 3.以太网介绍

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二网络结构和通信1.常见的网络拓扑结构 2.现场总线方式下的牵引变电所系统网络结构 3.以太网方式下的牵引变电所系统网络结构 4.其他智能设备的接入和通信 5.远动通信的实现

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三通信协议1.牵引变电所综自信息流 2. 103规约简介 3. 103规约的工作过程和报文举例 4. 104规约介绍 5.牵引变电所通信分析

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一网络通信概述1.网络通信的基本概念和模型 (1)网络通信的基本结构DTE DCE网络 DCE DTE

DTE(Data Terminal Equipment):数据终端设备产生、接收处理数据

DCE(Data Communications Equipment):数据电路终接设备通过网络接收、发送数据

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计算串机行接口 DTE调制解调器 DCE电话线路

计算调制解调器 DCE串行机接口 DTE

DTE和DCE模型举例

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(2)串行和并行通信串行通信是指通信双方之间的数据信息是沿着单根或双根通信线，按二进制序列即位进行传输，每个位(比特)依次发送。串行通信分为同步串行通信和异步串行通信。数据流方向 Dn D1 D0

下一个起始位

间隔

停奇止偶位位

数据位

起始位

异步串行通信字符传输格式

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异步串行通信的特点⑴字符帧的传输格式使发送方在字符之间可按应用要求插入长度不同的时间间隔，即每个字符的发送是随机的⑵每个字符传输开始总是以一个起始位为准，然后接收方与发送方保持同步。由于一个字符帧的位数最多只有12位，因此，即便双方的时钟频率存在偏差，也不致因累积造成错位，当下一字符的起始位到来时又使双方得以同步校准⑶通信双方可按应用要求随时改变约定模式，即改变数据位数、奇偶校验类型、停止位长度及数据传输率。只要保证在两次修改约定模式之间的传输过程中每个字符帧格式保持一致即可

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同步串行通信发送的数据被组成帧，即多个字节(位)连续进行发送，字节之间没有间隙

1个数据帧同步字段字符1字符2字符流传输1个数据帧标志字段 b0 b1 b2比特流传输 bn CRC字段校验字段

字符n校验字段

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同步串行通信特点⑴同步传输总是以同步字段(字符流传输)或标志字段(二进制位流传输)作为数据帧发送开始，并影响到接收方的接收开始⑵在相同速率下，由于在一个数据帧内同步传输花费附加位开销小，其信息传送速度比异步传输高⑶由于一帧内的信息量增大(约几百倍),对通信双方的时钟同步要求甚严。一般情况下如果增设时钟线易受干扰，故发

送方通常采用“曼切斯特编码”,形成含有时钟同步的数据信息流，在接收方利用数字锁相环技术跟随发送频率，且通过数据同步分离电路提取时钟同步检测窗，从而得到发送方的原始数据序列

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(3) OSI模型 OSI-Open System Interconnection,开放系统互连

7 6 5 4 3 2 1

应用层表示层会晤层传输层网络层数据链路层物理层物理通信

网络层链路层物理层

7 6 5 4 3 2 1

应用层表示层会晤层传输层网络层数据链路层物理层

物理通信

每一层调用下层提供的服务完成特定的功能，同时为上层提供服务各层相对独立，一层的变化不会影响另一层

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①物理层。传送电信号的物理实体。它定义通信设备和传输介质之间的机械、电气特性，传输速率，物理拓扑结构等

②数据链路层。通过一定的格式及流量、差错控制，保证报文以帧为单位在链路上的可靠传输。链路层数据帧中包含了发送方和接收方的物理地址

③网络层。负责将包从源地址传送到目的地址，数据帧中包含了发送方和接收方的逻辑地址

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④传输层。实现主机-主机的连接，负责整个报文从源端到目的端(端到端)的传递过程⑤会话层。用以建立进程-进程间的对话⑥表示层。提供一套格式化服务，如代码转换、报文压缩、加密和解密等，是关于两个系统之间交换信息的语义和语法

⑦应用层。提供用户接口和服务支持，如电子邮件、数据库存取、远程访问等

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L7数据 L6数据 H6 L5数据 L4数据 L3数据 L2数据 H5 H4 H3

7 6 5 4 3

7 6 5 4 3 2 1

L7数据 L6数据 H6 L5数据 L4数据 L3数据 L2数据 H5 H4 H3 L2

L2 2 00110010101010101 1

00110010101010101

传输介质

OSI模型数据传输过程在发送端，每一层都在从上层传来的报文中以报文头的形式加上本层的信息并将整个包传到它的下层接收端，每一层将从下层收到的数据去掉本层的报文头后将数据传送到上层

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2.变电所常用的通信网络 (1)RS232

RS232其实应该叫RS-232C,是在串行通信中广泛应用的接口标准。它是由美国电子工业协会 (EIA)制定的，又称为EIA-232。RS是英文“推荐标准”一词的缩写，232是标识号，C表示此标准修改的次数。该标准与国际电信联盟标准化部制定的串行接口标准V.24基本相同。RS-232C定义了DTE设备与DCE设备之间接口的机械、电气及功能特性。①机械特性:DB9、DB25

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②电气特性电压值数据信号控制信号

+3V~+15V

空号(逻辑0)

接通(逻辑1)

-3V~-15V

传号(逻辑1)

断开(逻辑0)

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③功能特性-信号定义

DB-9中RS-232C的引脚功能引脚 1 2 3 4 5 6 7 8 9信号 DCD TXD RXD DTR GND DSR RTS CTS RI功能载波检测发送数据接收数据 DTE设备就绪信号地 DCE

设备就绪发送请求清除发送振铃指示

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串口的应用方式IED1 TXD RXD GND RTS CTS 2 3 5 7 8 IED2 2 3 5 7 8 TXD RXD GND RTS CTS

计算机之间只要满足RS-232C逻辑电平的要求，可直接通过串行接口连接

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(2)RS485 RS-232通信的缺点：传送一种信号只用一根信号线，对多根信号线，它们的地线是公共的，这样容易受到干扰，只有提高信号电平。信号电平电压为 15V或 12V,来表示逻辑“1”和“0”发送接收

RS485采用平衡驱动和差分接收方法，消除信号地线A Va

发送B Vb

接收

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/kvii.html