微機(jī)遠(yuǎn)動技術(shù) 第三章

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1、第三章微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及原理如第二章所述，電氣化鐵道微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)一般由設(shè)在調(diào)度中心的調(diào)度端、分布在鐵路沿線的被控站及連接它們的各種不同的信道組成。在被控站與調(diào)度端之間的數(shù)據(jù)傳輸和信息交換，是通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)來完成的。電氣化鐵道微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)主要是傳輸和交換調(diào)度人員的操作命令及遙測量、遙信量等信息。因此，要求數(shù)據(jù)通信具有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，較高的可靠性、可用性及可維護(hù)性，這是一般系統(tǒng)所使用的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)所不能比擬的。高可靠性的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是電氣化鐵道徽機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的中樞神經(jīng)，它的故障將導(dǎo)致整個監(jiān)控系統(tǒng)陷于癱瘓。第一節(jié)被控站通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及原理電氣化鐵道微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的被控站分布于電氣化鐵

2、路沿線，一般延伸幾百公里。它們通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中各種信道與調(diào)度端連接。由于可使用的信道有限而且費(fèi)用昂貴，同時(shí)，由于信道存在著較大的不規(guī)則噪聲，為調(diào)度端與被控站間的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的設(shè)計(jì)帶來較大困難。被控站的信道結(jié)構(gòu)主要取決于以下幾點(diǎn)：·被控站的數(shù)量·被控站的遙測、遙信數(shù)量及更新速度·被控站的位置·現(xiàn)場提供的通道條件·現(xiàn)場可以使用的通訊設(shè)備一、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通信網(wǎng)常使用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有以下幾種：1．點(diǎn)對點(diǎn)這種結(jié)構(gòu)只用在少數(shù)非常簡單的系統(tǒng)里。因?yàn)樗鼘γ恳粋€被控站要求有一個調(diào)度靖和一個信道．一般不常采用。2．輻射1：N結(jié)構(gòu)1這種結(jié)構(gòu)中，一個調(diào)度端被多個被控站共享。調(diào)度端對各被控站輪流通信，與1:1方式相比，該結(jié)構(gòu)優(yōu)

3、點(diǎn)是許多被控站可以共享調(diào)度端通信設(shè)備。3．共線式1：N(總線型)結(jié)構(gòu)調(diào)度端經(jīng)過共線通信信道與各被控站相連。每個被控端在信道上都有一個獨(dú)立的地址。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是分享調(diào)度靖的通信設(shè)備及通信信道，降低通信費(fèi)用。4．環(huán)型結(jié)構(gòu)調(diào)度靖通過兩個通信口與遠(yuǎn)近兩個被控站相連。系統(tǒng)中每個被控站兩兩相連依次連成一個環(huán)，每個被控站單元向相鄰者傳送數(shù)據(jù)。這種閉環(huán)結(jié)構(gòu)的突出優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)通信在某一點(diǎn)故障時(shí)，不會影響到整個系統(tǒng)通信。除非有兩個或兩個以上的線路故障點(diǎn)出現(xiàn)，才可能由于雙向鏈路均不通而導(dǎo)致系統(tǒng)通信故障。5．網(wǎng)型結(jié)構(gòu)調(diào)度端與被控站可以組成分散主動的網(wǎng)狀信息交換結(jié)構(gòu)。這時(shí)傳輸?shù)膯卧獮橐粋€“報(bào)文包”，它相應(yīng)的附加組織單

4、元內(nèi)組裝有一目的地址和一發(fā)信地址的一個或幾個遠(yuǎn)動報(bào)文的數(shù)據(jù)內(nèi)容。來自調(diào)度端的報(bào)文包由一個被控站傳往另一個被控站，這時(shí)后續(xù)路線將根據(jù)目的地址的次序來選擇。當(dāng)個別傳輸線路故障或繁忙時(shí)，傳輸可以繞道進(jìn)行。網(wǎng)型結(jié)構(gòu)如圖3--5所示。監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)木W(wǎng)型結(jié)構(gòu)正處于探索階段，在國外已有成功應(yīng)用，采用網(wǎng)型結(jié)構(gòu)時(shí)，一節(jié)點(diǎn)會有幾條路徑到達(dá)另一節(jié)點(diǎn)，可靠性高，但軟件設(shè)計(jì)復(fù)雜，投資也相當(dāng)高。6．樹型結(jié)構(gòu)2在樹型結(jié)構(gòu)中，調(diào)度端與各被控站按層次連接。被控站可按功能分布在兩層(多層)上。該結(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展，下層節(jié)點(diǎn)故障不會影響上層節(jié)點(diǎn)，但對于層次較高的節(jié)點(diǎn)可靠性要求也高。其結(jié)構(gòu)如圖3-6所示。在復(fù)線電氣化鐵道微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，

5、被控站點(diǎn)較多，常按功能將變電所、分區(qū)亭、開閉所中的被控站設(shè)為上層節(jié)點(diǎn)，而將車站中的被控站設(shè)為下層節(jié)點(diǎn)。7．雙總線結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)是總線結(jié)構(gòu)與環(huán)型結(jié)構(gòu)相結(jié)合得到的通信網(wǎng)形式。這種形式兼顧環(huán)型結(jié)構(gòu)及總線結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，易擴(kuò)展、易維護(hù)，又能保證系統(tǒng)在某一通信環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障的情況下，仍能正常工作，如圖3--7所示。在設(shè)計(jì)通信結(jié)構(gòu)時(shí)，為了保證通信信道的高可靠性，一般還配備有備用信道。因此，被控站信道常采用環(huán)型結(jié)構(gòu)或雙總線結(jié)構(gòu)，也可采用幾種信道結(jié)構(gòu)的組合。具體采用何種信道結(jié)構(gòu)還需取決于現(xiàn)場提供的通信設(shè)備條件。二、數(shù)據(jù)通信方式及同步數(shù)據(jù)信息的傳輸按每次傳送的位的不同分為并行傳輸及串行傳輸方式。1．并行傳輸數(shù)據(jù)信息并

6、列幾位同時(shí)傳輸稱為并行傳輸。其特點(diǎn)是傳輸線多、距離短、速度快。例如，微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的畫面拷貝打印機(jī)一般通過并行接口與計(jì)算機(jī)相連，進(jìn)行并行傳輸西面拷貝。2．串行傳輸串行傳輸即將數(shù)據(jù)信息按時(shí)間順序一位一位地傳送。其特點(diǎn)是傳輸線少，距離可以遠(yuǎn)一些。例如，微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中調(diào)度端與被控端間，調(diào)度主機(jī)與模擬屏間信息傳輸常采用串行傳輸。串行傳輸按信息傳輸方向和時(shí)間可分為單工通信、半雙工通信和全雙工通信三種方式。(1)單工通信是指僅能在一個方向傳輸信息，不能反方向傳輸，如圖3—8所示。3(2)半雙工通信是指信息可以雙向傳輸，但不能同時(shí)傳輸，在任一通信時(shí)刻，只能向一個方向傳輸。圖3--9為半雙工交替切換通信方向

7、的示意圖。(3)全雙工通信是指通信雙方可同時(shí)進(jìn)行雙向傳輸信息。兩個傳輸方向完全獨(dú)立。如圖3--10所示。在串行傳輸中要保證發(fā)送信號在接收端能被正確接收，一般須采用數(shù)據(jù)同步技術(shù)。常用的同步技術(shù)有兩種：異步傳輸及同步傳輸。(1)異步傳輸異步傳輸是以不規(guī)則的數(shù)據(jù)段為特點(diǎn)的串行數(shù)據(jù)傳輸，這種數(shù)據(jù)鏈路控制是面向字符的，即傳輸每一組數(shù)據(jù)構(gòu)成一個字符，異步傳輸?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖3---11所示。①起始位在無數(shù)據(jù)時(shí)一直保持傳號狀