[發(fā)明專利]智能變電站RS485鏡像集線器

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• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107612804A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設計）人: 馮雪芹;夏侯宏星
• 申請（專利權）人: 山東智造時代電氣有限公司
• 主分類號: H04L12/403
• 分類號: H04L12/403;H04L12/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明屬于電子電力測控領域，具體涉及一種智能變電站RS485鏡像集線器。

背景技術

RS-485總線基于平衡發(fā)送和差分接收，具有很強的抗共模干擾能力，在遠程有線數(shù)字通信領域使用非常廣泛。教科書和實驗室中RS-485總線的布線是手牽手的方式的，就決定了布線只能是從A到B，再從B到C…,以此類推，一直到N.所有的監(jiān)控點都是連在一條485總線上。如圖1所示。

這種布線方式在工業(yè)現(xiàn)場存在如下問題：

1、由于485總線是通過手牽手的連接方式來連接的，如果監(jiān)控點增加，那樣的布線就非常麻煩，連接關系不清晰，而且容易導致總線的通信不穩(wěn)定。但在實驗室因RS485總線長度較短，無需考慮信號在總線上的反射干擾等問題。

2、只要有一個監(jiān)控點出現(xiàn)問題，就會導致整個RS-485網絡癱瘓。圖1中在實驗室可以很容易的通過逐一斷開485設備A,B,….N,從而找到故障點；但在工業(yè)現(xiàn)場，并且故障點很不好找出來，必須要逐一的去測試才可以找到真正的故障點，這樣在實際的工業(yè)現(xiàn)場中維護是非常困難的。

3、圖1中的每一臺485設備都要有唯一的一個識別碼，即地址。若兩臺485設備的地址沖突，會造成通訊異常。在實驗室修改485設備雖然是一個不困難的事情，但當一個施工現(xiàn)場有較多485設備時，設備地址的檔案管理又是一件細心的事情。尤其是當更換設備時，有時會忘記或不懂修改485設備。因地址問題造成485設備不具有互換性。

按照485總線的標準布線規(guī)范，485總線布線只能按照總線型拓撲結構進行布線，但是現(xiàn)場環(huán)境復雜多變，為了改善問題1，使得線路連接關系清晰，可以使用分配器來適當?shù)母纳七@一問題。分配器的接線如圖2所示，相關地，專利CN104267656A對此進行了論述。

這種簡單分配器盡管使總線的連接方式清晰，但帶來的問題是485總線布線由總線型拓撲結構而變?yōu)樾切徒Y構，分支距離長，線路上產生大量的反射波，從而影響通訊質量。因此這種簡單分配器的從線出口一般只能帶一個485設備。為了改進簡單分配器存在的問題，在每個分配器從節(jié)點的出口上放大緩沖，簡化了其拓撲關系，使得每個從分配器出口節(jié)點所帶的485設備多余一個，如圖3所示，這種分配器一般業(yè)界俗稱為485集線器。

由圖3可以看出，RS-485集線器起到了中繼器延長距離和擴充終端數(shù)量的作用。對于四路集線器，它的四個分支總線可以分別按串行方式布線，相當于把原來的一組總線按星型方式分成了四組，解決了布線的局限性。另外，當其中一個節(jié)點故障導致總線短路時，只會影響到它所在的一組分支總線，而不會影響到其它三組。也就是說，解決了上述的485總線中的問題。為了減少電氣干擾，可在圖3中各個485芯片中加隔離措施；為了檢測各從485芯片所帶的從總線上是否出現(xiàn)故障，可在集線器中加CPU或邏輯電路。專利CN202548831U涉及到這一技術。

對于內部加CPU的集線器，又派生出另一功能—485轉發(fā)器。即將來自主485總線上接收到的數(shù)據(jù)從另一串口通過另一從485總線轉發(fā)出去；或者將來自從485總線上接收到的數(shù)據(jù)通過主485總線轉發(fā)出去。收到什么，就轉發(fā)什么。專利CN102752194A對此進行了闡述。

上述的分配器，集中器和轉發(fā)器均需要工作于現(xiàn)場的485終端設備具有不同的設備地址，為了解決現(xiàn)場485終端設備的地址問題，專利 CN101404604A提出在不需要進行額外人工配置的情況下通過主設備節(jié)點通過RS-485網對從設備節(jié)點的加入和退出系統(tǒng)進行監(jiān)管并動態(tài)分配從設備節(jié)點的地址。但該專利存在的問題是存在著設備地址沖突的風險。例如一個從設備節(jié)點的地址被主設備節(jié)點自動探測和地址分配的地址為01，該從設備節(jié)點A的地址將被自動改寫并保存。若該從設備節(jié)點A從總線上斷開時，因某種原因再接入另一塊具有初始地址的從設備節(jié)點B，則從設備節(jié)點B地址也被主設備節(jié)點自動探測和地址分配的地址為01。這時若將該從設備節(jié)點A再接入485總線，則從設備節(jié)點A，B將因地址沖突而無法正常工作。因此，總體來講，該方法在現(xiàn)場施工時離熱拔插和從設備地址自動識別尚有一段距離。