南瑞--NSC通讯概述综述

NSC301V 通信单元
主处理器： INTEL Pentium 主频 内存 电子盘 从处理器： IXP425 主频 内存 Flash 533MHz 64 M Bytes 32M Bytes 64 M Bytes 32 M Bytes 400MHz
接口：
光纤以太网络 双绞线以太网 现场总线 串口 两路 10M /100M 八路 10M/100M 两路 25K-1M CAN BUS 18路 300-57.2K BPS
A 收 发 地 屏蔽 收 发 地 B
由于信号电平值较高，易损坏接口电路 的芯片，所以接线时最好两端都断电， 至少保证一端断电 注意屏蔽线的单点接地
RS422接口标准
全双工（可1对多总线形式） 一般常见为4线制（收+、收-、发+、发-） 传送距离一般在500M以内 信号以信号传输线+-间的电压值来反映， 电压值在0.8~1.5V范围间变化，正电位 表示逻辑1，负电位表示逻辑0
蓝
蓝白 绿 棕白 棕
常见设备（调制解调器）
把数字信号调制成模拟信号用于远距离 通讯，一般用于连接端对端的设备 根据调制方法可分为调幅，调频，调相 几种，大多数调制解调器采用调频技术 调频就是把数据调制成频率不同的正弦 波，并在中心频率的基础上加减不同的 偏移来表示0和1
常见设备（集线器HUB）
UDP协议（用户数据报协议）
UDP为应用层提供一种非常简单的服务, 不 保证服务的可靠性，只是把称作数据报的分 组从一台主机发送到另一台主机，并不保证 该数据报能否到达另一端，任何必需的可靠 性必须由应用层来提供 常用于广播数据的传送 目前网络103协议采用的是UDP报文，端口 为8000
RS485对接示意图
A 正端 负端 屏蔽 正端 负端 B
…… C
……
RS422/RS485接线注意点
1 2
3
1、2是错误接发，容易影响通讯质量 3是正确接法（串联）
RS422/RS485常见问题处理
由于采用了总线的形式，如果某个节点 的收发器损坏，容易影响到整个总线上 电平，以至影响所有节点的通讯
CAN接口
CAN信号使用差分电压传送，有两条信号线 CAN_H 和CAN_L CAN总线显性和隐性有两种状态 隐性状态表示逻辑1，此时CAN_H 和CAN_L均为 平均电压2.5V 左右 显性状态表示逻辑0，此时CAN_H电压比CAN_L电 压高，CAN_H电压值通常为3.5V左右 ，CAN_L电 压值通常为1.5V左右 不会出现象在RS-485网络中，当系统有错误，出现 多节点同时向总线发送数据时，导致总线呈现短路， 从而损坏某些节点的现象
数据传送时间的粗略换算
以波特率2400、8个数据位、1个起始、 1个停止、1个校验为例，传送100个字 节需要的时间如下： 100 * （8+1+1+1)/2400=0.458秒
几种主要的进制
2进制 如99：01100011 16进制 如99：63H BCD码 如99：99BCD
RS232接口标准
常见的保护规约介绍
IEC103（串口、问答式） IEC103基于UDP（网络、主动上送式） LFP3.0 （南瑞继保、串口、问答式） ISA200（南瑞深圳、串口、问答式） ISA500（南瑞深圳、串口、主动上送式） IEC61850 （网络）
按总线带宽的不同，可分为10M，100M 和10/100M自适应三种 选用HUB时，需要注意连接的接口类型 和可提供的最大端口数，与双绞线连接 时需要具有RJ-45接口
常见设备（交换机SWITCH）
交换机只向端口发送目的地址设备在本 端口的报文，而不是像集线器的每个端 口都能收到以太网上的所有报文
遥测的传输过程
一般情况 以一定的周期通过召唤或主动上送的形 式将静态的数据上送 发生超过阀值的变位（部分规约要求） 产生变化遥测，并优先于其他静态数据 传送，比COS和SOE的优先级要低 常见于IEC101、IEC104等调度规约内 使用
遥脉的传输过程
定期从电量采集器或电表处读取数据 通过召唤或主动上送的形式将静态的数 据上送 一般分为累计量和增量两种，通常为累 计量
CAN（控制局域网 ）简介
是一种多主结构的广播式串行现场总线 具有高传输速率，高电磁抗干扰性，高实时 性，较强的差错检测能力 CAN 通讯协议（数据链路层和物理层 ） 最大特点是整个协议由一块芯片来运行，所 有的错误检测传送和接收技术都能够用CAN 控制器芯片的硬件透明地执行，大大简化了 系统的复杂性
NET2网卡内的程序
NET2网卡自带有CPU（PowerPC） 采用VXWORKS实时多任务操作系统作 为平台 具有独立的程序，名称为“Vxworks”， 不能和CPU单元的程序混用 包括主程序、网络103通讯规约 与CPU单元通过双口RAM进行通讯
总控的主要功能
遥信、遥测、遥脉（电能量）的通讯采 集、数据归一化并传送至后台和调度 当地、远方遥控功能（开关、档位等） 与保护系统通讯及保护信息的处理 与各种智能设备（直流屏、五防、电量 采集等）进行通讯 不同规约间的转换 两大主要的功能是通讯、数据处理
以太网
以太网属于局域网，局域网LAN(Local Area Network)是将小区域内的各种通 信设备互联在一起所形成的网络 采用总线型作为网络拓扑结构 广泛采用双绞线作为传输介质（采用 RJ45接头，也叫水晶头） 一般有10M、100M的区分 IEC61850
水晶头的做法
NSC302V通信单元
NSC302V通信单元背视图
NSC302V通信单元参数
主处理器：
INTEL Pentium 主频
内存 电子盘 64 M Bytes 32 M Bytes
400MHz
从处理器：
IXP425 主频
内存 Flash 接口：
533MHz
64 M Bytes 32M Bytes
使用超级终端（TELNET）
数据的常见分类
全数据（静态数据，一般定期发送）
• 遥信、遥测、遥脉
变化数据（有变化时优先发送）
• 变化遥信COS（需要优先传送） • 事件顺序记录SOE（带有时标） • 变化遥测（需要设置阀值，可选）
遥信的传输过程
没有发生遥信变位的情况 以一定的周期通过召唤或主动上送的形 式将静态的数据上送 发生变位 产生COS和SOE，并优先于其他静态数 据传送，COS的优先级比SOE的优先级 要高
通讯规约的分类
问答式 有主从之分，主机查询，从机应答 主动上送式（一般不应用于半双工方式 下） 从机主动上送数据报文
当地监控系统通讯规约
基于网络UDP的IEC61850规约 IEC103基于UDP（网络、主动上送式）
常见的调度通讯规约介绍
IEC101（串口、问答式） IEC104（网络、TCP/IP、问答式） CDT（串口、主动上送式） DISA、XT9702（串口、主动上送式、 可以传送保护的信息报文） DNP3.0（串口、问答式） 1801（串口、问答式） IEC61970 （未来网络式）
遥控过程
命令由操作员或自动监视过程启动，分为直 接命令过程、选择和执行命令 一般均采用选择和执行命令过程 选择和执行命令：在主站预发对操作对象的 选择命令到子站，子站将相应命令发送至操 作设备，操作设备将准备（不进行控制操作） 结果返回，子站上送返校报文，主站收到返 校报文后对准备结果进行检查，并发出执行 （或撤销）命令，子站通知操作设备执行 （或撤销）操作
RS422对接示意图
A 收+ 收发+ 发屏蔽 …… C 收+ 收发+ 发B
……
RS485接口标准
半双工（可1对多总线形式），需要使 能端切换收发 一般常见为2线制（正端、负端） 传送距离一般在1000M以内 信号以信号传输线+-间的电压值来反映， 电压值在200mV~6V范围间变化，正电 位表示逻辑1，负电位表示逻辑0
TCP/IP协议（传输控制协议 ）
TCP提供一种面向连接的、可靠的字节 流服务 两个使用TCP的应用（通常是一个客户 端和一个服务器）在彼此交换数据之前 必须先建立一个TCP连接，数据交换结 束需要断开连接 常见的是调度IEC104规约中的应用
其他常见的网络协议
FTP（文件传输协议） 总控内用于下装上传文件 TELNET（远程通讯网络协议） 远程诊断，主要是打印语句的显示 常用超级终端进行连接
全双工（一般为1对1） 一般常见为3线制（收、发、地） 传送距离一般在15~20M以内 信号以信号传输线对地的电压值来反映， 在发送端如果传输线空闲，电压值为负 值；如果有数据传输的话，电压值在+()5V到 +(-)15V之间变化，+5到+15为逻 辑0，-5V到-15V为逻辑1。
RS232对接示意图
NSC300通信控制单元
双机系统结构图
NSC300通讯控制器构成
采用6U短机箱结构，各种功能模件安装 于机箱中，模件间通过背板相连，各功能模 件由一块或几块功能模板及其面板构成。
NSC300类型： NSC301 NSC301V NSC302V NSC311 1/3 6U系统 ½ 6U系统 6U系统 扩展机箱
CAN接口
传输速率为64Kbps，此时最长通讯距 离大概为1000m左右 总控内采用的是125K 一般节点数选择在128左右 一般采用双绞线，双绞线的两端都需跨 接一个120Ω的终端匹配电阻
CAN注意点
在CAN总线上所有节点的信号线 CAN_H必须接双绞线的一端, CAN_L必 须接双绞线的另一端 要注意总线布线方法，应该提供一条单 一连续的信号通道作为总线，类似 RS422/RS485的接线方法 总线的最终两端需要分接120欧的匹配 电阻
8位数据（53H）传送波形示意图
空闲 起始 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 校验 停止 空闲
低位先传输
异步通讯的主要参数
波特率（BPS） 数据位（5~8位） 奇偶校验（无、奇、偶） 奇校验是指所有传送位（含各数据位和校验 位）中1的个数为奇数，如：01100101 1和 01100001 0。 偶校验是指所有传送位（含各数据位和校验 位）中1的个数为偶数，如：01000101 1和 01000001 0。 停止位（1、1.5、2）
光纤以太网络 双绞线以太网 现场总线 串口
两路 10M /100M 八路 10M/100M 两路 25K-1M CAN BUS 18路 300-57.2K BPS
NSC311扩展机箱
调制解调器
远程拨号
卫星钟
CPU单元内的总控程序
采用VXWORKS实时多任务操作系统作 为平台 程序名称为“Vxworks” 包括有主程序、各种通讯规约（100余 种） 支持IEC61850规约
信号名称 1 发送+ T568A线序 绿白 T568B线序 橙白
2 发送3 接收+
绿
橙白
橙
绿白
Байду номын сангаас
4 Bi Directional data +
5 Bi Directional data 6 接收7 Bi Directional data + 8 Bi Directional data -
蓝
蓝白 橙 棕白 棕
• 单工 • 半双工 • 全双工
串行通讯
串行通信是指两个系统间使用一根或数 根数据信号线（另外需要地线，可能还 需要控制线）进行连接的通讯方式 数据在信号线上按位进行传输，每位数 据都占用一个固定的时间长度，这个时 间长度由波特率（bps）决定
异步通讯
数据以字节为单位按Bit传送 每个字节附加一定的起始位、校验位、 停止位
常见通讯接口类型
IEC61850 （网络） IEC103基于UDP（网络、主动上送式） RS422/RS485/RS232（串口，通过跳 线决定） CAN网（控制局域网）
通讯的分类
按信息的传送方式
• 串行通讯
异步通讯 同步通讯
• 并行通讯
按信息在通讯双方的传送方向