在DP主站完成配置并組建完成OLM等硬件設(shè)備與各個開關(guān)柜的DP總線網(wǎng)絡(luò)后，applicomIO板卡上的嵌入式DP協(xié)議處理器就可以根據(jù)配置好的子站參數(shù)生成從站輪詢表，嵌入式DP協(xié)議處理程序由該表循環(huán)讀寫1．5 kV直流開關(guān)柜設(shè)備，并根據(jù)開關(guān)柜響應(yīng)的數(shù)據(jù)信息刷新板卡雙口RAM(DPRAM)上的內(nèi)容，以便上層應(yīng)用程序?qū)π畔?shù)據(jù)的讀取。由于DP協(xié)議不對用戶數(shù)據(jù)進行評價，因此。板卡此時在DPRAM中的數(shù)據(jù)是透明的，不能在地鐵PSCADA系統(tǒng)中直接進行分析和利用，必須將其轉(zhuǎn)換成項目中使用的IEC 60870—5—104遠動規(guī)約信息格式的數(shù)據(jù)。主控中心才能進行識別和利用。同樣，來自主控中心的控制和設(shè)置命令也必須將IEC 60870—5—104遠動規(guī)約信息格式轉(zhuǎn)換成符合DP協(xié)議的透明傳輸數(shù)據(jù)，才能最終實現(xiàn)對間隔層設(shè)備的信息收集和控制。這個轉(zhuǎn)換過程也就是不同應(yīng)用協(xié)議信息格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程。

站級管理層軟件包括了3個進程，圖3是軟件JACKSON示意圖，進程1負責圖形界面顯示及與主控中心的通信管理：進程2負責與各通信管理單元(即圖1中的網(wǎng)絡(luò)通信層)的通信及信息采集：進程3負責將Profibus．DP從站的信息和來自主控中心的控制命令進行協(xié)議轉(zhuǎn)換，使用applicomIOQNX動態(tài)或者靜態(tài)API函數(shù)庫對板卡DPRAM上的數(shù)據(jù)進行讀寫。進程1與進程3通過QNX系統(tǒng)下提供的命名管道(name pipe)進行雙向數(shù)據(jù)交換。

圖3 站級管理層軟件JACKSON圖

2．4系統(tǒng)實時性分析

地鐵供電監(jiān)控系統(tǒng)對實時性要求很高。系統(tǒng)通信方案能否滿足實時性要求決定了該方案能否得到應(yīng)用。根據(jù)廣州地鐵3號線的實際通信參數(shù)及軟硬件環(huán)境對上述方案進行實時性分析。在本系統(tǒng)中，DP總線傳輸波特率為187．5 Kbit／s，即傳輸1個位的時間為5．333μs。在DP總線上，包含了1個主站，9個從站；輸入數(shù)據(jù)塊長度最大值為48 Byte，輸出數(shù)據(jù)塊長度最大值為28 Byte。1個DP報文循環(huán)所需要的時間如圖4所示，tbit婦為傳輸1個位需要的時間。

圖4 DP循環(huán)時間計算

即1個總線循環(huán)時間為10 998×5．333μs=58．65 ms。根據(jù)EN 50170 V2標準中的規(guī)定，現(xiàn)場計算時考慮10％～20％的余量，則實際1個信息循環(huán)傳輸時間為70．38 ms(最大值)。

供電監(jiān)控系統(tǒng)信息延時包括信息產(chǎn)生、信息處理、信息傳輸和信息顯示等，其中信息處理和信息傳輸時間占70％。例如，當饋線柜上一個斷路器產(chǎn)生變位。其在DPU96上I／O濾波消耗時間為3ms，內(nèi)部總線運行需1 ms。程序循環(huán)時間20 ms：總控單元程序處理(接收和顯示)時間300 ms。加上信息在DP總線上循環(huán)時間70．38 ms，1個變位信號從產(chǎn)生到傳輸至總控單元的時間小于500 ms：再經(jīng)光纖以太網(wǎng)上送到主控室小于1 s。若是對斷路器或者隔離開關(guān)的遙控輸出，還應(yīng)加上遙控執(zhí)行回路校驗時間60。100 ms和機構(gòu)動作時間，最大遙控輸出并執(zhí)行成功(無故障情況)時間小于2 s。符合電力系統(tǒng)國家標準。

從以上分析得出，在PSCADA系統(tǒng)中采用DP總線能對現(xiàn)場設(shè)備信息作出實時響應(yīng)，也能對斷路器或者隔離開關(guān)進行實時遙控，DP總線方案能夠滿足用戶對實時性的要求。

3結(jié)論

本方案針對廣州地鐵3號線設(shè)計，引進了加拿大OSSL公司的ONX實時操作系統(tǒng)，在軟硬件設(shè)計時利用了QNX實時操作系統(tǒng)的實時性和可靠性等特性，充分發(fā)揮了DP總線網(wǎng)的實時性優(yōu)點。在DP總線網(wǎng)絡(luò)中使用了0LM模塊。組成光纖環(huán)網(wǎng)，加上良好的接地設(shè)計，使系統(tǒng)不受惡劣環(huán)境下通信線路上的電磁干擾影響，滿足系統(tǒng)可靠性要求。

光纖環(huán)網(wǎng)采用總線結(jié)構(gòu)。通過通信鏈路的冗余，使得增加新的間隔層設(shè)備而不影響其他設(shè)備的正常工作。通過DP現(xiàn)場總線在PSCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用。極大增強了間隔層設(shè)備的信息集成能力，同時降低了系統(tǒng)的工程成本，提高了整個系統(tǒng)的可靠性和可維護性及擴展能力。

該方案順利通過了廣州地鐵3號線PSCADA系統(tǒng)首通段的調(diào)試并于2005年12月正式投入運行。運行效果表明，系統(tǒng)能夠滿足用戶對可靠性、實時性和可擴展性等的要求，有良好的推廣價值及應(yīng)用前景。系統(tǒng)運行至今。穩(wěn)定可靠，得到了用戶的一致好評。