Введение 5
ГЛАВА 1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ 6
1.1 Современное состояние систем контроля 6
1.2 Блоки сбора данных 9
1.3 Физический уровень сети 14
1.3.1 Ethernet 14
1.3.2 TIA/EIA 15
1.3.3 CAN 18
1.3.4 Profibus 19
1.4 Протокол обмена данными 20
1.4.1 TCP/IP 20
1.4.2 Profibus 24
1.4.3 CAN 26
1.4.4 Modbus 28
1.5 Программное обеспечение 32
1.5.1 OPC 32
1.5.2 SCADA 34
1.6 Выводы 35
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ 39
2.1 Структурная схема системы 39
2.2 Изготовление прототипа модуля сбора данных 41
2.2.1 Элементная база 41
2.2.2 Структура модуля-прототипа 47
2.2.3 Эффективность промежуточного решения 51
2.3 Реализация модуля сбора данных с учетом результатов п. 2.2 54
2.3.1 Программа модуля 57
2.4 Общий результат 58
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМЫ 64
3.1 Аналого-цифровой преобразователь блока сбора данных 64
3.2 Радиоканал 66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 70
ПРИЛОЖЕНИЯ 73
На различного рода предприятиях с большим энергопотреблением (серверные комнаты телекоммуникационных компаний, банков и т.п.), всегда есть локальные системы распределения подводимой к ним электроэнергии. Эти системы могут быть разветвленными и сложно организованными, и представлены так называемыми распределительными щитами. Срабатывание автоматических выключателей в аварийной ситуации или отключение их человеком по ошибке может привести к серьезному ущербу предприятию, если не локализовать проблему своевременно. Ситуацию может осложнить оставшееся незамеченным возможное включение автономных источников энергии, т.к. проблема в энергоснабжении может остаться незамеченной до тех пор, пока энергия автономного источника не будет израсходована полностью, а дальнейший поиск будет осложнен разветвленностью сети энергоснабжения предприятия.
В качестве решения этой проблемы предлагается система, которая постоянно отслеживает состояние линий питания и сигнализирует о неисправностях в момент их появления. Такая система должна включать в себя модули, непосредственно контролирующие распределительный щит, блок вывода информации и систему связи между ними. Традиционно в качестве модуля контроля в системах автоматизации используются ПЛК. В ПЛК обычно уже реализованы возможность управления нагрузкой и стандартные протоколы связи с внешними устройствами, что делает его предпочтительным для использования. Для модуля контроля в предлагаемой системе функции управления нагрузкой не нужны, а стоимость ПЛК оказывается неоправданно высока, что приводит к значительному удорожанию системы.
Основная цель данной работы — разработка диспетчерской системы мониторинга.
В результате проделанной работы была разработана система диспетчерского контроля состояния узлов электросети предприятия. Разработан и изготовлен модуль сбора данных на базе широко распространенных и доступных радиоэлектронных компонентов, поддерживающий широко используемый протокол передачи данных Modbus, проводной канал RS-485 и беспроводной канал. Для него создано программное обеспечение. Также изготовлен блок приемо-передатчика диапазона 868 МГц, подключаемый к ПК для поддержки связи с модулями сбора данных по радиоканалу. Изготовлены три макета электрощитов с установленными в них модулями контроля. С данными макетами система была протестирована и исследована.
В ходе работы были изучены существующие системы контроля узлов электросетей, принципы их построения. Также изучены стандарты проводной и беспроводной связи, протоколы передачи данных, стандарты OPC и программное обеспечение SCADA.
