【正文】 t )UV 1V 2C 2C 1R 1 R 2T Vi ( t )UV 1V 2C 2C 1R 1 R 2T A( a )R( b )圖 5 8 模 擬 量 輸 入 電 壓 變 換 原 理 圖（ a ） 電 壓 接 口 原 理 圖 ； （ b ） 電 流 接 口 原 理 圖（一）基于逐次逼近式 A/D變換的模擬量輸入電路 三、模擬量輸入通道（續(xù)） SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 28 2．低通濾波（ ALF） ? 限制輸入信號的最高頻率，以降低采樣頻率。 4．多路轉(zhuǎn)換開關(guān)（ MUX） 5．模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器（ A/D） uuu信號波形信號波形保持波形圖 59 采樣保持器的采樣 保持波形 （一）基于逐次逼近式 A/D變換的模擬量輸入電路 三、模擬量輸入通道（續(xù)） SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 29 電壓－頻率變換技術(shù)（ VFC）的原理是將輸入的 電壓模擬量線性地變換為數(shù)字脈沖式的頻率 ，使產(chǎn)生的脈沖頻率正比于輸入電壓的大小，然后在固定的時間內(nèi)用計數(shù)器對脈沖數(shù)目進行計數(shù)，供 CPU讀入。 放大驅(qū)動輸出接口鎖存器D / A轉(zhuǎn)換器C P U總 線工 業(yè) 生產(chǎn) 過 程圖 5 1 1 模 擬 量 輸 出 通 道 結(jié) 構(gòu) 框 圖四、模擬量輸出通道 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 31 （一）開關(guān)量輸入通道 圖 5 1 2 光 電 耦 合 器 原 理 接 線 圖U cR 1U 0 1G N D 2G N D 1U DABSR五、開關(guān)量輸入輸出通道 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 32 （二）開關(guān)量輸出通道 P B 0P B 1B 1H 1+ 5 V + E EK圖 5 1 3 裝 置 開 關(guān) 輸 出 回 路 接 線 圖五、開關(guān)量輸入輸出通道（續(xù)） SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 33 第三節(jié) 數(shù)據(jù)通信的通信規(guī)約 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 34 一、并行傳輸與串行傳輸 1. 并行傳輸 機理： 8位二進制， 8+1根線，每根線傳送一位碼元。 應(yīng)用：傳輸距離短、高速的場合。 特點：所需信號線少，成本低， 傳輸速度慢，通信規(guī)約復(fù)雜。 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 35 狀態(tài) Dn D0 控制 計 算 機 計 算 機 1 11 1 0 00 0 狀態(tài) 控制 計 算 機 計 算 機 計或 算外 計或 算外 機設(shè) 計或 算外 機設(shè) 圖 514 并行傳輸和串行傳輸 (a) 并行傳輸 (b) 串行傳輸 )(a )(b一、并行傳輸與串行傳輸 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 36 發(fā) 送 緩 沖 器接 收控 制發(fā) 送時 鐘發(fā) 送 數(shù) 據(jù)并 － 串 變 換 移 位 寄 存 器接 收 緩 沖 器接 收時 鐘接 收 數(shù) 據(jù)串 － 并 變 換 移 位 寄 存 器通 信 線 路圖 5 1 5 串 行 數(shù) 據(jù) 發(fā) 送 和 接 收 過 程 原 理 圖接 收控 制3. 串行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收 一、并行傳輸與串行傳輸 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 37 1． 碼元 ：把每個信號脈沖稱為一個碼元。 3． 信息速率 ：系統(tǒng)每秒傳送的信息量。 4． 誤碼率 ：數(shù)據(jù)經(jīng)傳輸后發(fā)生錯誤的碼元數(shù)與總傳輸碼元數(shù)之比。最簡單和最常用的檢錯方法是 奇偶校驗 。存在起始位和終止位，有效信息比低，傳輸效率低。 ? 無起始位和終止位，有效信息長，傳輸效率高。 2． 信源編碼器 ：把各種信源轉(zhuǎn)換成易于數(shù)字傳輸?shù)钠骷? 4． 調(diào)制器與解調(diào)器 （ MODEM）：為增加傳輸距離，將基帶信號進行調(diào)制傳送，可減弱干擾信號。 6． 解調(diào)器 ：調(diào)制器的逆過程。 8． 信源譯碼器 ：將二進制信號恢復(fù)到模擬信號的過程。 五、遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信的基本模型（續(xù)） SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 46 六、數(shù)字信號的調(diào)制與解調(diào) 調(diào)制與解調(diào)的 意義： ? 基帶數(shù)字信號諧波成分多，占用頻帶很寬； ? 傳統(tǒng)信道多為模擬信號設(shè)計； ? 直接傳輸波形畸變較大，容易失真。 ? 2．?dāng)?shù)字調(diào)頻 ? 數(shù)字調(diào)頻又稱移頻鍵控（ FSK），它是用不同頻率來代表 “ 1”和 “ 0”，而其振幅和相位則相同。 ? （ 1） 二元絕對調(diào)相 。 ? （ 2） 二元相對調(diào)相 。 ? 數(shù)字調(diào)相抗干擾性能最好，但硬、軟件均比較復(fù)雜。 1. 令牌環(huán)（ Token Ring） 2．以太網(wǎng)（ Ether） 1工 作 站P 1P 5P 4P 3P 25工 作 站4工 作 站3工 作 站2工 作 站圖 5 2 3 網(wǎng) 絡(luò) 的 環(huán) 形 （ 令 牌 環(huán) 拓 撲 結(jié) 構(gòu) ）七、局域網(wǎng)及其應(yīng)用 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 52 請 求 發(fā) 送信 道 空 閑 ？發(fā) 送 報 文有 沖 突 ？在 規(guī) 定 時 間 內(nèi)收 到 A C K ?結(jié) 束NNYYY發(fā) 干 擾 碼停 止 發(fā) 送推 后 一 段 時 間N圖 5 2 4 以 太 網(wǎng) （ E t h e r n e t ） 拓 撲 結(jié) 構(gòu) 及 發(fā) 送 工 作 流 程（ a ） 拓 撲 結(jié) 構(gòu) ； （ b ） 發(fā) 送 報 文 工 作 流 程終 端 連 接 器轉(zhuǎn) 換 器接口控制器主 機H O S T轉(zhuǎn) 換 器接口控制器主 機H O S T同 軸電 纜分接器轉(zhuǎn) 換 器中 繼 器轉(zhuǎn) 換 器 轉(zhuǎn) 換 器接 口控 制 器主 機H O S T第 二 E P H E R 段第 一 E P H E R 段 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 53 ? 現(xiàn)場總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場 ， 在微機化測量控制設(shè)備之間實現(xiàn)雙向串行多節(jié)點數(shù)字通信的系統(tǒng) ， 也被稱為開放式 、數(shù)字化 、 多點通信的底層控制網(wǎng)絡(luò) 。 八、現(xiàn)場總線 RS422/RS485： 實時性差；主從控制 現(xiàn)場總線： 雙向串行的多節(jié)點數(shù)字通信系統(tǒng) SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 54 （一）通訊規(guī)約 ? 在通信網(wǎng)中，為了保證通信雙方能正確、有效、可靠地進行數(shù)據(jù)傳輸，在通信的發(fā)送和接收的過程中有一系列的規(guī)定，以約束雙方進行正確、協(xié)調(diào)的工作，我們將這些規(guī)定稱為數(shù)據(jù)傳輸控制規(guī)程，簡稱為 通信規(guī)約 。 ? 2．有一致的操作步驟。 九、循環(huán)式規(guī)約和問答式規(guī)約 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 55 ? 一個通信規(guī)約包括的主要內(nèi)容有：代碼（數(shù)據(jù)編碼）、傳輸控制字符、傳輸報文格式、呼叫和應(yīng)答方式、差錯控制步驟、通信方式（指單工、半雙工、全雙工通信方式）、同步方式及傳輸速率等。 ? 發(fā)送端與接收端保持嚴(yán)格的同步，信息按事先約定的先后次序排列，并一次循環(huán)發(fā)送。 ? 由調(diào)度中心發(fā)給 RTU的各種遙控、遙調(diào)或其它命令，由下行通道隨時傳送（全雙工通道上、下行通信可同時進行），不是循環(huán)的。主站輸流詢問各 RTU。 ? 主站向子站發(fā)送的命令大致可分為初始化設(shè)置參數(shù)類 ,查詢類，管理控制類，其他類。 ? 應(yīng)答規(guī)約的優(yōu)點： （ 1）允許多臺 RTU以共線的方式共用一個通道 。 （二）種類 九、循環(huán)式規(guī)約和問答式規(guī)約 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 59 有 線 通 信無 線 通 信通 信 信 道架 空 明 線 載 波 通 信電 纜 載 波 通 信電 力 線 載 波 通 信光 纖 通 信微 波 中 繼 通 信衛(wèi) 星 通 信散 射 通 信短 波 通 信載 波 通 信十、通信信道 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 60 早期： 電力線載波、架空明線或電纜 20世紀(jì) 60年代： 微波、特高頻、同軸電纜多路載波 20世紀(jì) 80年代： 數(shù)字微波、衛(wèi)星通信、光纖通信、程控交換 20世紀(jì) 90年代中后期： 架空地線復(fù)合光纜（ＯＰＧＷ）、全介質(zhì)自承式光纜（ＡＤＳＳ）等。 發(fā)展： 十、通信信道（續(xù)） SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 61 ? 電力通信網(wǎng)是以光纖、微波及衛(wèi)星電路構(gòu)成主干線，各支路充分利用電力線載波、特種光纜等電力系統(tǒng)特有的通信方式，并采用明線、電纜、無線等多種通信手段及程控交換機、調(diào)度總機等設(shè)備組成的多用戶、多功能的綜合通信網(wǎng)。 現(xiàn)狀： 十、通信信道（續(xù)） SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 62 （一）電力載波通信 MR T U或 C P U高 頻 電 纜結(jié) 合 濾 波 器 A 端電 力 線 載 波 機高 壓 母 線Q FLQ FL高 壓 母 線C cC c結(jié) 合 濾 波 器 高 頻 電 纜MR T U或 C P UB 端電 力 線 載 波 機圖 5 2 6 電 力 線 載 波 傳 送 遠(yuǎn) 動 和 數(shù) 據(jù) 信 號 通 道 構(gòu) 成 示 意 圖Q F － 高 壓 斷 路 器 ； L － 阻 波 器 ； M － 調(diào) 制 解 調(diào) 器 ； R T U － 遠(yuǎn) 方 終 端 裝 置 ； C c － 耦 合 電 容 器十、通信信道（續(xù)） SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 63 ? 阻波器： 阻止高頻信號進入電力設(shè)備。 ? 高頻電纜： 連接載波終端機與結(jié)合濾波器，要求衰減小，阻抗匹配，頻率響應(yīng)好。 光端機： 光纖通信的光發(fā)射機俗稱光端機，實質(zhì)上是一個電光調(diào)制器。 衛(wèi)星通信 衛(wèi)星通道的頻段為上行 5925～ 6425MHz，下行為3700～ 4200MHz。 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 73 前 置 機 A 前 置 機 B終 端 服 務(wù) 器 組（ A ）終 端 服 務(wù) 器 組（ B ）切 換 裝 置通 道 設(shè) 備（ 主 ）通 道 設(shè) 備（ 備 ）主 通