計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及在實(shí)踐中的應(yīng)用的論文

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　　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及在實(shí)踐中的應(yīng)用的論文一：

　　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由大量的網(wǎng)絡(luò)接入終端以及網(wǎng)絡(luò)連接節(jié)點(diǎn)組成的，數(shù)據(jù)可通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)便捷高效的共享和傳輸。就覆蓋范圍對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分類(lèi)可將其分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)與廣域網(wǎng)三類(lèi)。無(wú)論哪種網(wǎng)絡(luò)都是按照標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行部署的，為降低網(wǎng)絡(luò)部署的復(fù)雜性，提升網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的靈活性，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)均采用分層的方法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，每一層負(fù)責(zé)某一具體的功能實(shí)現(xiàn)，不同終端之間的同層信息都按照統(tǒng)一的通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。故應(yīng)用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的技術(shù)大致可以分為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類(lèi)、體系結(jié)構(gòu)類(lèi)以及通信協(xié)議類(lèi)等。

　　1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)無(wú)論其規(guī)模是大還是小，通常都是以局域網(wǎng)為基本單位的。計(jì)算機(jī)終端在構(gòu)成局域網(wǎng)時(shí)需要按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行連接。目前局域網(wǎng)組網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有三種，分別為總線型、環(huán)型以及星型。

　　總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使用一條主數(shù)據(jù)電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送與接收，網(wǎng)絡(luò)中的所有終端都通過(guò)一個(gè)端點(diǎn)與數(shù)據(jù)總線相連，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的局域網(wǎng)設(shè)有一個(gè)起始點(diǎn)與一個(gè)終止點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)終端之間的通信都是通過(guò)數(shù)據(jù)總線完成的。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用便捷等特點(diǎn)。但是缺點(diǎn)也非常明顯：由于所有終端共用一根數(shù)據(jù)總線進(jìn)行通信，故一次僅允許一個(gè)終端進(jìn)行通信，網(wǎng)絡(luò)利用率非常低。

　　環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將各節(jié)點(diǎn)串聯(lián)成一個(gè)閉合的回路，數(shù)據(jù)在局域網(wǎng)中進(jìn)行傳輸是按照規(guī)定的方向進(jìn)行單向傳輸。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的局域網(wǎng)中不存在邏輯起點(diǎn)與終點(diǎn)，且終端間的數(shù)據(jù)傳輸不受其他終端的影響，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于管理等優(yōu)點(diǎn)。但是這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)需要在結(jié)點(diǎn)位置添加中繼器以保證信號(hào)能夠傳輸?shù)浇邮斩耍乙坏┚W(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)過(guò)多時(shí)傳輸效率會(huì)急劇下降。

　　星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中各結(jié)點(diǎn)與中央集線器相連。終端間的數(shù)據(jù)通信經(jīng)由中央集線器路由實(shí)現(xiàn)。其組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單便捷，相較于前兩種組網(wǎng)結(jié)構(gòu)而言，數(shù)據(jù)傳輸效率更高。

　　為實(shí)現(xiàn)最佳通信，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通常使用多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行混合組網(wǎng)。最為常用的是總線與星型混用的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)下數(shù)據(jù)總線負(fù)責(zé)邏輯通信，星型輻射電纜負(fù)責(zé)物理布局。

　　2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換技術(shù)

　　數(shù)據(jù)交換技術(shù)可有效增加用戶(hù)的通信帶寬，允許計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的多組終端之間進(jìn)行并行通信而不發(fā)生信息碰撞。目前應(yīng)用最為廣泛的數(shù)據(jù)交換設(shè)備為交換機(jī)或交換式集線器，其不僅能夠提供存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)等功能還能夠?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)提供諸如直通等橋接技術(shù)。

　　橋接交換機(jī)在進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)首先會(huì)對(duì)所需傳輸數(shù)據(jù)中幀中特定位置的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，以確認(rèn)數(shù)據(jù)的源地址與目標(biāo)地址，然后將其與交換機(jī)內(nèi)的動(dòng)態(tài)地址表進(jìn)行對(duì)比，將其發(fā)送到目標(biāo)地址端口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換傳輸。這種數(shù)據(jù)交換方式下的節(jié)點(diǎn)終端可以獨(dú)享對(duì)應(yīng)交換機(jī)端口的通信帶寬，因而可以達(dá)到非常高的數(shù)據(jù)傳輸速率。

　　直通方式是另外一種數(shù)據(jù)交換方式，這種數(shù)據(jù)交換方式直接在輸入端口與輸出端口之間建立通信鏈路，利用該鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，因而相較于橋接的通信方式而言，其數(shù)據(jù)交換速度更快，延時(shí)更小，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小時(shí)可以使用。需要說(shuō)明的是，這種通信方式要求通信雙方具有相同的數(shù)據(jù)傳輸速率。

　　3 虛擬專(zhuān)用網(wǎng)技術(shù)

　　虛擬專(zhuān)用網(wǎng)技術(shù)使用隧道協(xié)議將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行重新封裝，在重新封裝的數(shù)據(jù)包的包頭添加路由信息，之后根據(jù)該路由信息將數(shù)據(jù)通過(guò)隧道路由到目的端點(diǎn)進(jìn)行解封，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的端與端通信。

　　虛擬專(zhuān)用網(wǎng)中所使用的協(xié)議成為隧道協(xié)議。該協(xié)議根據(jù)隧道建立的層次不同分為第二層隧道協(xié)議與第三層隧道協(xié)議兩種。前者規(guī)定隧道建立在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型的鏈路層，該層以幀為數(shù)據(jù)交換單位，通信數(shù)據(jù)被封裝在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議幀中，然后該封裝幀通過(guò)PPTP隧道協(xié)議添加IP數(shù)據(jù)報(bào)文以實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的傳輸。后者規(guī)定隧道建立在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型的網(wǎng)絡(luò)層，該層以包為數(shù)據(jù)交換單位，該協(xié)議下的整個(gè)IP數(shù)據(jù)包都要被封裝處理，隧道內(nèi)只傳輸網(wǎng)絡(luò)層報(bào)文。

　　比較兩種實(shí)現(xiàn)方式，第三層隧道實(shí)現(xiàn)方式安全性更高，擴(kuò)展性更強(qiáng)，對(duì)系統(tǒng)的負(fù)荷要求較低，隧道一旦建立即可實(shí)現(xiàn)虛擬專(zhuān)用網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)通信。

　　4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)應(yīng)用與實(shí)踐

　　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用主要是組建諸如LAN、INTERNET、ATM以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等并限期提供服務(wù)支持。無(wú)論是那種網(wǎng)絡(luò)，其在網(wǎng)絡(luò)部署過(guò)程中都要考慮到拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)交換方式選擇以及擴(kuò)展通信等內(nèi)容。

　　以普通的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為例，網(wǎng)絡(luò)所承載的主要業(yè)務(wù)有數(shù)據(jù)、語(yǔ)音以及視頻等。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建時(shí)可以選用TCP/IP協(xié)議來(lái)構(gòu)建骨干網(wǎng)絡(luò)，而網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可選用星型結(jié)構(gòu)，不同計(jì)算機(jī)終端通過(guò)路由器和交換機(jī)進(jìn)行連接，交換機(jī)部署在層級(jí)較高的節(jié)點(diǎn)中，同時(shí)提供內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)的通信接口，路由器部署在層級(jí)較低的節(jié)點(diǎn)中提供終端路由服務(wù)。為保障網(wǎng)絡(luò)通信的安全穩(wěn)定，網(wǎng)絡(luò)中還可以應(yīng)用防火墻技術(shù)、虛擬專(zhuān)用網(wǎng)技術(shù)、備份技術(shù)、日志管理等技術(shù)來(lái)豐富和完善計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的整體性能。

　　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及在實(shí)踐中的應(yīng)用的論文二：

　　前 言

　　某國(guó)有銅加工企業(yè)，主要生產(chǎn)銅及銅合金板帶、壓延銅箔.產(chǎn)品主要應(yīng)用在信息技術(shù)制造業(yè)，比如印刷電路板的框架材料.由于部分設(shè)備為上世紀(jì)90年代進(jìn)口，所以目前性能趨于老化，尤其是電氣控制部分，這給設(shè)備維護(hù)帶來(lái)了較大困難，也直接影響了產(chǎn)品性能及產(chǎn)量.鑒于此，公司邀請(qǐng)北京ABB工程技術(shù)公司對(duì)十二輥可逆式冷軋機(jī)進(jìn)行了傳動(dòng)與控制部分的電氣改造.改造后，軋機(jī)維護(hù)方便，生產(chǎn)能力提高.網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，正是這次成功改造的基礎(chǔ)，給后續(xù)設(shè)備的改造提供了范例.

　　1 設(shè) 備

　　十二輥可逆式冷軋機(jī)是1992年全套引進(jìn)德國(guó)弗洛林公司的設(shè)備，主要軋制黃銅及紫銅帶卷產(chǎn)品.成品寬度為300～660 mm，厚度為0.05～1.20 mm，最高軋制速度為600 m/s.

　　電氣控制系統(tǒng)由傳動(dòng)控制、過(guò)程控制、厚度控制和軋制油循環(huán)冷卻控制四部分組成.每個(gè)部分各有一套或多套PLC控制系統(tǒng)組成.本次改造就是針對(duì)傳動(dòng)控制和過(guò)程控制的技術(shù)升級(jí).下文所闡述的電氣控制系統(tǒng)均指這兩套系統(tǒng).

　　2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　圖1(a)是軋機(jī)改造前的電氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu).過(guò)程控制系統(tǒng)由兩套ABB DP800系統(tǒng)與一套ABB研發(fā)的卷取計(jì)算系統(tǒng)(MKS)組成.傳動(dòng)系統(tǒng)的五臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)各由一套ABB PAE系統(tǒng)控制.厚度控制系統(tǒng)(AGC)與軋制油循環(huán)冷卻系統(tǒng)(Filter)各由一套西門(mén)子S5系統(tǒng)控制.所有子系統(tǒng)之間均采用掛中間繼電器的硬接線形式進(jìn)行聯(lián)接.從圖1中可以看到，整個(gè)系統(tǒng)的線路是非常復(fù)雜的.這給設(shè)備維護(hù)人員排查故障帶來(lái)很大的不便，直接影響設(shè)備的產(chǎn)能.

　　圖1(b)是軋機(jī)改造后的電氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu).改造后的新一代PLC控制器AC800M，并由此組建了一個(gè)工業(yè)控制以太網(wǎng)絡(luò).圖中實(shí)線部分是由各控制器、工程師站和過(guò)程操作面板之間通過(guò)以太網(wǎng)連接起來(lái)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò).傳動(dòng)部分由PLC直接控制直流調(diào)速裝置DCS600組成.虛線部分就是由PLC、DCS600通過(guò)光纖分配器NDBU95組成的一個(gè)光纖傳動(dòng)網(wǎng)絡(luò).整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流程清晰，易于操作、便于維護(hù).

　　3 網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議的介紹與應(yīng)用

　　3.1 MMS協(xié)議

　　3.1.1 MMS協(xié)議簡(jiǎn)介

　　MMS制造報(bào)文規(guī)范是一個(gè)ISO9506標(biāo)準(zhǔn)，表示不同的網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型和連接設(shè)備都可以用相同的處理方式進(jìn)行通信.協(xié)議定義了控制器(如PLC)之間、工程站點(diǎn)與控制器之間的通信信息的傳輸.它的開(kāi)發(fā)主要應(yīng)用于工業(yè)，如工業(yè)過(guò)程控制、工業(yè)機(jī)器人等領(lǐng)域. 　　MMS標(biāo)準(zhǔn)即ISO/IEC9506，由ISO TC184和IEHC共同負(fù)責(zé)管理.ISO9506由多個(gè)部分組成，其中ISO/IEC 9506

　　3.1.2 MMS服務(wù)

　　MMS應(yīng)用在七層協(xié)議的應(yīng)用層.其服務(wù)包括如下方面：

　　(1)下載應(yīng)用程序，比如從工程站點(diǎn)下載到PLC;

　　(2)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)建立、刪除、運(yùn)行和停止程序;

　　(3)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)設(shè)置不同的系統(tǒng)讀寫(xiě)變量;

　　(4)在遠(yuǎn)程系統(tǒng)里獲取關(guān)于應(yīng)用執(zhí)行的信息以及故障信息;

　　(5)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的文檔讀寫(xiě);

　　(6)處理報(bào)警信息;

　　(7)獲取遠(yuǎn)程系統(tǒng)的相關(guān)信息，比如系統(tǒng)版本、模式.

　　總之，MMS服務(wù)在工程站點(diǎn)、OPC服務(wù)器、控制器之間的作用類(lèi)似一個(gè)多路轉(zhuǎn)換器[1].

　　3.1.3 配置

　　控制網(wǎng)絡(luò)通過(guò)工程站點(diǎn)項(xiàng)目瀏覽器進(jìn)行配置.在當(dāng)前的項(xiàng)目瀏覽器里設(shè)置通信端口.關(guān)于控制器的配置，還有一個(gè)冗余網(wǎng)絡(luò)的使用，根據(jù)協(xié)議Redundant Network Routing Protocol (RNRP)進(jìn)行連接.

　　3.1.4 示例

　　結(jié)合本臺(tái)軋機(jī)的應(yīng)用，來(lái)了解一下MMS在控制網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)應(yīng)用.本例是將PLC_1里的控制變量Y11_word_01傳送給PLC_2.

　　圖2為兩個(gè)支持控制器PLC_1、PLC_2，各自應(yīng)用中的程序通過(guò)MMS傳遞信息.

　　(1)控制器以太網(wǎng)端口設(shè)置

　　在項(xiàng)目瀏覽器里打開(kāi)硬件樹(shù)，在里找到要設(shè)置的控制器.打開(kāi)，在處理器單元里對(duì)進(jìn)行設(shè)置.主要是設(shè)置控制器的IP地址和子網(wǎng)掩碼.PLC_1的IP設(shè)為172.16.0.1，子網(wǎng)掩碼為255.255.252.0.PLC_2的IP設(shè)為172.16.0.2，子網(wǎng)掩碼為255.255.252.0.

　　(2)變量在中的定義

　　主要是標(biāo)識(shí)變量Y11_word_01的源路徑.定義變量的數(shù)據(jù)類(lèi)型和屬性.

　　通過(guò)以上兩步，一個(gè)名為Y11_word_01的變量，已經(jīng)可以發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，等待被另一個(gè)控制器讀取.

　　(3)PLC_2讀取變量

　　在PLC_2里定義部分變量.主要為變量Id，數(shù)據(jù)類(lèi)型Comm_Channel_MMS;變量Partner，定義發(fā)送變量的源地址，此處即為PLC_1的IP地址172.16.0.1;變量VariableName01，定義接收的變量名，此例為Y11_word_01.變量Rd01，定義所要接收變量的數(shù)據(jù)類(lèi)型.

　　定義完變量，在PLC_2的程序中使用功能塊MMSConnect和MMSReadCyc，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)變量Y11_word_01的讀取.

　　3.2 DriveBus協(xié)議

　　3.2.1 簡(jiǎn)介

　　ABB公司推出的DriveBus協(xié)議主要應(yīng)用在ABB的傳動(dòng)設(shè)備、特殊I/O單元與一個(gè)連接有CI858通信接口模塊的AC800M控制器之間的通訊網(wǎng)絡(luò)上.可以使這些單元循環(huán)地同時(shí)進(jìn)行一組數(shù)據(jù)(輸入/輸出)的交換.

　　DriveBus通信協(xié)議應(yīng)用在組合傳動(dòng)上.它支持DDCS(Distributed Drives Communication System)協(xié)議;支持CI858通信接口單元;采用抗干擾性能好、能拓展網(wǎng)絡(luò)物理距離的光纖作為傳輸介質(zhì).

　　3.2.2 服務(wù)

　　協(xié)議的服務(wù)主要涉及傳動(dòng)與控制器之間的數(shù)據(jù)通信;傳動(dòng)單元輸入/輸出端口的數(shù)據(jù)循環(huán)交換(以組的形式產(chǎn)生);特殊I/O單元的數(shù)據(jù)循環(huán)交換.

　　3.2.3 特點(diǎn)

　　DriveBus協(xié)議有如下特點(diǎn)：

　　(1)支持不同類(lèi)型的傳動(dòng)裝置和特殊I/O單元.例如：直流調(diào)速系統(tǒng)DCS400、DCS500、DCS600，交流變頻系統(tǒng)ACS400、ACS600、ACS800、ACS1000;

　　(2)傳動(dòng)裝置內(nèi)部時(shí)間與日歷同步.方便記錄歷史事件;

　　(3)使用AC800M方便地對(duì)傳動(dòng)或特殊I/O單元進(jìn)行設(shè)置;

　　(4)自診斷功能.當(dāng)進(jìn)行了錯(cuò)誤的設(shè)置，系統(tǒng)會(huì)有提示，提醒操作者;

　　(5)不需要外加適配器.

　　3.2.4 配置

　　以本臺(tái)軋機(jī)為例，要實(shí)現(xiàn)控制器與傳動(dòng)之間的通信需要進(jìn)行如下設(shè)置.

　　對(duì)于傳動(dòng)DCS600來(lái)說(shuō)：

　　(1)使用專(zhuān)用傳動(dòng)軟件設(shè)置;

　　(2)定義參數(shù)組(90…93)的參數(shù)(僅對(duì)需要的變量).

　　對(duì)于控制器來(lái)說(shuō)：

　　(1)在硬件組中添加傳動(dòng)單元;

　　(2)定義參數(shù);

　　(3)連接變量;

　　(4)下載程序到控制器(AC800M).

　　3.2.5 示例

　　用開(kāi)卷機(jī)點(diǎn)動(dòng)操作，來(lái)說(shuō)明控制器PLC_1與調(diào)速器DCS600的通訊連接.

　　(1)對(duì)DCS600的設(shè)置

　　利用DriveWindow軟件對(duì)DCS600進(jìn)行相關(guān)設(shè)置.軟件中規(guī)定了參數(shù)08.01是調(diào)速器主狀態(tài)字，參數(shù)07.01是對(duì)調(diào)速器的主控制字.根據(jù)示例任務(wù)，給DCS600的主狀態(tài)字定義一個(gè)數(shù)據(jù)組Dataset.比如定義參數(shù)組92中，第一個(gè)參數(shù)92.01賦予主狀態(tài)字參數(shù)08.01.對(duì)參數(shù)組90的第一個(gè)參數(shù)90.01賦予主控制字參數(shù)07.01.

　　(2)對(duì)控制器AC800M的設(shè)置

　　在項(xiàng)目瀏覽器里打開(kāi)硬件樹(shù)，在里找到要設(shè)置的控制器.打開(kāi)，在模塊內(nèi)的下新建傳動(dòng)單元.設(shè)置它的一些主要參數(shù)，比如傳動(dòng)單元類(lèi)型，數(shù)據(jù)組優(yōu)先級(jí).

　　在程序里聲明兩個(gè)變量，分別賦予主狀態(tài)字和主控制字的值.程序里變量D21G11_MAIN_STATUS_WORD賦主狀態(tài)字值，即參數(shù)08.01值，變量D21G11_MAIN_CTRL_WORD賦主控制字值，即參數(shù)07.01值.

　　至此，將程序下載到控制器中，DriveBus通信將自動(dòng)建立.圖3是信息流程圖.

　　AC800M為可編程邏輯控制器;CI為CI858通訊模塊;PP245為過(guò)程控制面板;NDBU_95為光纖分配器;DCS600為直流調(diào)速系統(tǒng).值得一提的是每個(gè)連接到CI858接口的傳動(dòng)單元，都可以定義8對(duì)輸入/輸出數(shù)據(jù)組.最大傳輸率達(dá)到8對(duì)數(shù)據(jù)組/ms.

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　通過(guò)對(duì)MMS和DriveBus兩個(gè)通信協(xié)議在銅帶軋機(jī)改造中的應(yīng)用介紹，有理由相信，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐上可帶來(lái)效率的提高和效益的增加.

　　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及在實(shí)踐中的應(yīng)用的論文三：

　　建設(shè)智能電網(wǎng)已然成為當(dāng)下我國(guó)乃至世界各國(guó)發(fā)展電力輸送的一個(gè)必然趨勢(shì)。由于智能電網(wǎng)具有穩(wěn)定的電力輸送框架基礎(chǔ)，擁有基于通信網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)平臺(tái)來(lái)達(dá)到對(duì)發(fā)電、儲(chǔ)電、變電、輸電、配電、用電和相關(guān)調(diào)度等多個(gè)方面智能控制的一套完整系統(tǒng)。在實(shí)現(xiàn)以上操作過(guò)程中，我們利用其完全智能化的系統(tǒng)作業(yè)即可以通融電力行業(yè)和通信行業(yè)之間的業(yè)務(wù)，由始至終，不管是哪一階段的實(shí)現(xiàn)都離不開(kāi)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的輔助作用;由此可見(jiàn)，通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用是至為重要的。

　　1 智能電網(wǎng)的發(fā)展背景

　　(1)我國(guó)電網(wǎng)的規(guī)劃及建設(shè)無(wú)不在大電量消耗和電網(wǎng)建設(shè)費(fèi)用高的壓力之下完成，實(shí)際上對(duì)我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)是否合理的問(wèn)題上一直以來(lái)都會(huì)聽(tīng)到一些不同的聲音，所面臨的考驗(yàn)可想而知。

　　(2)電網(wǎng)的運(yùn)行在直接應(yīng)對(duì)供電用戶(hù)的用電安全要求必然會(huì)很高，不管是在電網(wǎng)建設(shè)階段還是后期的運(yùn)行維護(hù)階段都應(yīng)該對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況了如指掌，如電網(wǎng)設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行狀況、維修程度以及更換相關(guān)零配件的最佳時(shí)機(jī)等等。

　　(3)有關(guān)電網(wǎng)設(shè)備維修質(zhì)量和相關(guān)電力作業(yè)費(fèi)用是否合理也是一方面問(wèn)題。

　　(4)電網(wǎng)建設(shè)會(huì)涉及電力營(yíng)銷(xiāo)，電力需求管理的服務(wù)水平、電力成本回收率和竊電行為造成損失都應(yīng)及時(shí)得到收集和掌握。利用所收集電網(wǎng)的各種數(shù)據(jù)信息來(lái)作為電網(wǎng)和電力設(shè)備的建設(shè)投資指導(dǎo)，電力設(shè)備可在趨近于設(shè)備最大電容量或?qū)嶋H運(yùn)行能力的前提下運(yùn)作，可充分發(fā)揮電力設(shè)備的運(yùn)作潛力。利用電網(wǎng)的即時(shí)重構(gòu)及優(yōu)化運(yùn)作的方式，將電力設(shè)備能夠在其自身可允許的實(shí)際電力容量范圍內(nèi)良性運(yùn)行，以保證電力設(shè)備使用年限的達(dá)標(biāo)。同時(shí)，充分采集電力設(shè)備的即時(shí)數(shù)據(jù)信息，確保設(shè)備在運(yùn)作過(guò)程停電時(shí)間最少，對(duì)需求側(cè)管理的力度進(jìn)一步提升，保證實(shí)現(xiàn)基本的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，從而為合理的電網(wǎng)投資建設(shè)提供有效的決策依據(jù)。

　　為滿(mǎn)足當(dāng)先社會(huì)生產(chǎn)力的需要，智能電網(wǎng)的形成和發(fā)展將進(jìn)一步拓展了在系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面自動(dòng)化監(jiān)視功能，強(qiáng)化了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息的采集程序和整合程序;這也有助于系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)業(yè)務(wù)的深入分析與優(yōu)化，逐步發(fā)展電網(wǎng)系統(tǒng)的智能化、自動(dòng)化水平。如圖1智能電網(wǎng)概念圖所示我國(guó)電力系統(tǒng)呈現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)功能構(gòu)架，也是實(shí)現(xiàn)社會(huì)發(fā)展需要提高生產(chǎn)力水平的重要保障。

　　圖1 智能電網(wǎng)概念圖

　　通常意義上講，我國(guó)智能電網(wǎng)系統(tǒng)主要被分為五個(gè)層面，即電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息采集、數(shù)據(jù)信息傳輸、數(shù)據(jù)信息集成系統(tǒng)分析及優(yōu)化、數(shù)據(jù)信息展現(xiàn)。

　　電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息采集：即時(shí)數(shù)據(jù)信息是提供智能電網(wǎng)的重要依據(jù)，其內(nèi)容一般包含三個(gè)方面，即電網(wǎng)的運(yùn)作數(shù)據(jù)信息、電力設(shè)備的運(yùn)作狀態(tài)數(shù)據(jù)信息和用電客戶(hù)的計(jì)量數(shù)據(jù)信息。我國(guó)在電力這一行業(yè)中，企業(yè)關(guān)于電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息采集工作的側(cè)重點(diǎn)依然在于電網(wǎng)的運(yùn)作數(shù)據(jù)信息。如圖2所示，我們只有著手于加強(qiáng)各階段對(duì)智能電網(wǎng)的建設(shè)工作，將整個(gè)電網(wǎng)的可視化水平提高，并為智能化進(jìn)程夯實(shí)基礎(chǔ)。

　　圖2 通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)化方案

　　數(shù)據(jù)信息傳輸：標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放化的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)可保障用電客戶(hù)的計(jì)量、電力設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)信息和電網(wǎng)數(shù)據(jù)的安全傳輸。

　　數(shù)據(jù)信息集成系統(tǒng)分析及優(yōu)化、數(shù)據(jù)信息展現(xiàn)：智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)信息集成系統(tǒng)分析及優(yōu)化和數(shù)據(jù)信息的展現(xiàn)過(guò)程主要在于對(duì)計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用。利用前期采集和通信網(wǎng)絡(luò)傳送來(lái)的數(shù)據(jù)信息作為電力規(guī)劃與設(shè)計(jì)、電力系統(tǒng)運(yùn)作和投資資產(chǎn)的方案優(yōu)化提供更為科學(xué)的決策依據(jù)。電網(wǎng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化可利用對(duì)用電客戶(hù)在負(fù)荷模式之下進(jìn)行分析，而清晰地確定哪條負(fù)荷線路超載而需要改造;同時(shí)利用電力設(shè)備的壽命周期性分析，得到的結(jié)果可針對(duì)電網(wǎng)的檢修計(jì)劃方案進(jìn)行優(yōu)化，又可掌握每一位用電客戶(hù)在負(fù)荷模式下能夠采集的詳細(xì)數(shù)據(jù)信息，來(lái)提升三相負(fù)荷的平衡性，而降低了電力輸送對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的損耗。

　　2 智能電網(wǎng)中的通信需求

　　傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)工程主要特征表現(xiàn)為具有區(qū)域性的網(wǎng)絡(luò)體系，且如果在寬帶不足的條件下不會(huì)具備對(duì)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)即時(shí)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)視功能。本文所討論的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用是現(xiàn)代電網(wǎng)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要求的不斷提升，分析其具體表現(xiàn)有以下幾點(diǎn)：(1)要求SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息傳輸效率高;(2)對(duì)于用電監(jiān)測(cè)和計(jì)量的設(shè)備實(shí)現(xiàn)更高等級(jí)的自動(dòng)化;(3)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)耐ㄐ艑拵б蟾?(4)要求電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)作擁有高標(biāo)準(zhǔn)可執(zhí)行的通信規(guī)約;(5)要求電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)作擁有可拓展的監(jiān)測(cè)程序。

　　通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展是以高新計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用作為基石，同時(shí)期電網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中應(yīng)用數(shù)據(jù)的處理能力得到了進(jìn)一步的提高，Internet網(wǎng)絡(luò)和ICP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的廣泛推廣與應(yīng)用致使每一位電力用戶(hù)在不同地點(diǎn)和位置都可方便對(duì)各類(lèi)信息進(jìn)行查詢(xún)。

　　3 通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

　　通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能電網(wǎng)中應(yīng)用的首要任務(wù)是以配電網(wǎng)的自動(dòng)化為先手，在主要電網(wǎng)路中可依托于現(xiàn)有的SDH網(wǎng)絡(luò)和綜合性較強(qiáng)的數(shù)據(jù)信息網(wǎng)做數(shù)據(jù)信息的接入工作，而就我國(guó)當(dāng)下配電網(wǎng)自動(dòng)化的內(nèi)容仍然存在大片空白，下文以配電網(wǎng)絡(luò)中通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用展開(kāi)介紹。

　　(1)骨干層。采用工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)構(gòu)成冗余光纖環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，用光纖鏈路連成環(huán)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)充分利用了工業(yè)冗余環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)鏈路發(fā)生故障時(shí)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)幕謴?fù)時(shí)間被控制在50毫秒以?xún)?nèi)。而如果用普通民用以太網(wǎng)交換機(jī)構(gòu)造鏈路冗余網(wǎng)絡(luò)，其恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)30秒以上，顯然無(wú)法滿(mǎn)足數(shù)據(jù)傳輸不間斷的要求，這也是工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)比較明顯的優(yōu)勢(shì)。 　　此環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)便于工程擴(kuò)充和維護(hù)，安全性能高。采用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)和電網(wǎng)測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)協(xié)調(diào)，保證互不影響。此外，信息通信網(wǎng)的骨干層，還可采用同步數(shù)字體系、波分復(fù)用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)、光傳送網(wǎng)(Optical Transport Network，OTN)、多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)(Multi-Service Transfer Platform，MSTP)、分組傳送網(wǎng)(Packe tTransport Network，PTN)等多種信息傳送技術(shù)。另外，無(wú)線通信方式(如微波和衛(wèi)星)也是組建信息通信網(wǎng)骨干層的補(bǔ)充技術(shù)。

　　(2)接入層。兩種情況。第一種情況是測(cè)控點(diǎn)數(shù)據(jù)量較多、且距離光纖網(wǎng)絡(luò)較近的區(qū)域，推薦采用工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)配光纜構(gòu)成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)具有與骨干層結(jié)構(gòu)一樣特點(diǎn)，當(dāng)鏈路發(fā)生故障時(shí)，通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)幕謺r(shí)間被控制在50毫秒之內(nèi)。第二種情況則是測(cè)控點(diǎn)及數(shù)據(jù)量較少、且跟離光纖網(wǎng)絡(luò)較遠(yuǎn)的區(qū)域，推薦采用數(shù)字工業(yè)級(jí)配載波設(shè)備構(gòu)成樹(shù)型或鏈型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)充分利用了載波通信系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，使用現(xiàn)有電纜資源作為通信介質(zhì);地埋電纜和架空電纜均適用選擇不同的耦合設(shè)備。載波通信通道建立時(shí)間小于300毫秒，電纜干擾的情況有四個(gè)頻點(diǎn)可供通信設(shè)備選用，設(shè)備端接受靈敏度可達(dá)-70dB，并可在無(wú)中繼的情況下傳輸5km。載波設(shè)備有多種通信接口可供選擇，如RS232、RS485等接口，方便級(jí)聯(lián)進(jìn)上層網(wǎng)絡(luò)。

　　此外，信息通信網(wǎng)的接入層是相對(duì)于骨干層而言的，處于整體網(wǎng)絡(luò)接入的位置。接入層類(lèi)似于人體的外圍神經(jīng)組織，也可以理解為神經(jīng)末梢，它將所收集的信息通過(guò)骨干層網(wǎng)絡(luò)傳送到對(duì)端。接入層按照傳輸介質(zhì)不同，可分為有線接入和無(wú)線接入兩種方式，彼此之間相互補(bǔ)充。在智能電網(wǎng)中，有線接入還包括無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(Passive Optical Network，PON)、電力線載波等，無(wú)線接入則包括TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000、WiMAX、Wi-Fi、ZigBee等。

　　智能電網(wǎng)建設(shè)必以安全可靠的通信網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)，需選擇安全可靠的設(shè)備來(lái)組網(wǎng)。世界各國(guó)在配電網(wǎng)中的工業(yè)設(shè)備中往往采用以太網(wǎng)+TCP/IP協(xié)議作為其通信與控制的標(biāo)準(zhǔn)。一般來(lái)看，以太網(wǎng)+TCP/IP協(xié)議在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中主要是為負(fù)責(zé)不同廠站網(wǎng)絡(luò)區(qū)段之間關(guān)鍵自動(dòng)化設(shè)備的聯(lián)系，安全性和可靠性要求較高。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　我國(guó)將全國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo)制定為：實(shí)現(xiàn)信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化和互動(dòng)化的智能電網(wǎng)絡(luò)，國(guó)家及地方電力部門(mén)都將以此分為不同階段進(jìn)行推進(jìn)化建設(shè)和發(fā)展。在整個(gè)建設(shè)與發(fā)展過(guò)程中，通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的作用至關(guān)重要，我們也期待在未來(lái)有關(guān)國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)工作對(duì)于通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用更為廣闊和延伸。