通過“標(biāo)準(zhǔn)”控制系統(tǒng)實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)自動化

為實現(xiàn)最佳的負(fù)荷管理，供電網(wǎng)絡(luò)中會添加電能表和功率開關(guān)等傳統(tǒng)組件，以便額外進(jìn)行電流及電壓監(jiān)控，這樣做也進(jìn)而增加了所需數(shù)據(jù)點的數(shù)量。現(xiàn)在，可編程控制系統(tǒng)可同時承擔(dān)自動化任務(wù)及遠(yuǎn)動任務(wù)，并按照國際遠(yuǎn)動協(xié)議IEC60870或IEC61850與控制中心進(jìn)行通訊。該模塊化“標(biāo)準(zhǔn)”控制系統(tǒng)支持IEC通訊，擁有極高的性價比，并簡化了基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的自動化。

在供電網(wǎng)絡(luò)中采用新組件有多方面原因。一方面，相關(guān)主管部門要求發(fā)電與電力運(yùn)營分離。另一方面，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、綜合式熱電廠以及電熱耦合等分布式發(fā)電方式又在電網(wǎng)控制、電費(fèi)結(jié)算以及負(fù)荷管理等方面提出了新的要求。以往，PLC控制系統(tǒng)僅用于分布式單元的自動化，現(xiàn)在，還應(yīng)將系統(tǒng)狀態(tài)傳遞給控制層，并將控制指令轉(zhuǎn)換成開關(guān)命令。適于這些遠(yuǎn)動控制任務(wù)的通訊協(xié)議有MODBUS、DNP3以及按照IEC60870、IEC61850及其附屬標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議。這些協(xié)議在技術(shù)層面及國際認(rèn)可度上都有所不同。針對中高壓領(lǐng)域配電系統(tǒng)的保護(hù)與控制，2004年發(fā)布了IEC61850作為全球通用標(biāo)準(zhǔn)。與其他通信協(xié)議面向信號的工作方式不同，此種通訊協(xié)議中，功能單元均基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)建模。這樣做的結(jié)果就是，必須針對新的任務(wù)范圍進(jìn)行特定的擴(kuò)展分類。由此對用于監(jiān)測與控制的三種擴(kuò)展分類進(jìn)行了如下定義：IEC61400-25用于風(fēng)力發(fā)電，IEC61850-7-410用于水力發(fā)電，IEC61850-7-420用于分布式能源，如光伏發(fā)電。

支持IEC通信的“標(biāo)準(zhǔn)”控制系統(tǒng)

為了給用戶與控制中心之間通訊提供標(biāo)準(zhǔn)化且便于使用的接口，WAGO在WAGO-I/O-SYSTEM模塊化控制系統(tǒng)中集成了IEC60870-5-101/-104以及IEC61850遠(yuǎn)動協(xié)議。IEC60870-5-101/-104協(xié)議基于面向信號技術(shù)，即：控制中心與模塊化控制器之間可以按帶或不帶時間戳的形式交換信息、測量值、位模、電能表數(shù)值及命令等。而IEC61850是以對象類型GGIO為基礎(chǔ)對象。該標(biāo)準(zhǔn)的核心優(yōu)勢在于有典型化對象的存在，例如，需要對電網(wǎng)變壓器、風(fēng)電系統(tǒng)的風(fēng)輪或光伏系統(tǒng)進(jìn)行自動化構(gòu)建時。如果查看IEC-61850標(biāo)準(zhǔn)的所有擴(kuò)展分類，在GGIO之外還有約220種其它特定的對象類型。因為控制器的制造商并不知道用戶將使用何種IEC對象類型，因此，自動化解決方案必須能夠操作所有特殊對象，如用于集成變壓器的YPTR對象。WAGO解決方案為用戶提供與控制系統(tǒng)相連接的標(biāo)準(zhǔn)接口，而不是對象類型的內(nèi)部邏輯。畢竟最終知曉相關(guān)應(yīng)用技術(shù)和執(zhí)行邏輯的還是用戶自己。自動化任務(wù)的編程可通過CoDeSys實現(xiàn)，該軟件由3S-smartSoftwareSolutions研發(fā)，并可存儲在可編程現(xiàn)場總線控制器或緊湊型工業(yè)PC(I/O-IPC)中。CoDeSys是開放式編程系統(tǒng)，符合IEC61131-3國際標(biāo)準(zhǔn)，且可為用戶提供5種編程語言。這樣，用戶就可以盡可能簡單的實現(xiàn)遠(yuǎn)動控制器(750-872)和I/O-IPC(758-870和758-875)與控制系統(tǒng)的通信，CoDeSys中集成了適于兩種標(biāo)準(zhǔn)(IEC60870和61850)的配置工具。通過該工具，只需對IEC通訊進(jìn)行配置，而無需進(jìn)行編程。

可擴(kuò)展的控制系統(tǒng)，適于嚴(yán)苛的應(yīng)用環(huán)境

盡管有特殊應(yīng)用，模塊化控制系統(tǒng)依然提供了大量的系統(tǒng)屬性，而這些系統(tǒng)特性也可在智能電網(wǎng)項目中發(fā)揮優(yōu)勢作用。用戶選擇控制器時首先依據(jù)的是其功率要求和通訊接口。這樣，從用于監(jiān)控任務(wù)的MHZ級到奔騰GHz級的CPU主頻率可以滿足復(fù)雜的調(diào)控任務(wù)要求。

在通信方面，有適于PROFIBUS,MODBUS及KNX的通訊接口可供選用，這樣，控制系統(tǒng)即可作為遠(yuǎn)動技術(shù)與工業(yè)或樓宇自動化之間的網(wǎng)關(guān)使用。根據(jù)應(yīng)用地點的不同，也必須要注意系統(tǒng)的機(jī)械及氣候要求。彈簧連接技術(shù)為抗振動的連接技術(shù)，可應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電及軌道交通領(lǐng)域。WAGO在所有產(chǎn)品中都采用了彈簧連接技術(shù)，包括擁有眾多可編程控制器、適配器以及輸入輸出模塊的WAGO-I/O-SYSTEM。這些產(chǎn)品組件中，有許多適用環(huán)境溫度范圍可達(dá)-20至+60℃。且電子組件的印刷電路板表面均鍍有漆層，因此可用于戶外箱盒中，例如用于井道監(jiān)控，電動交通工具的充電站以及充滿鹽霧氣候的海濱區(qū)域。WAGO產(chǎn)品獲得的GL等大量船級社認(rèn)證，可以保證產(chǎn)品適用于船舶制造、港口機(jī)械及海上作業(yè)平臺。該模塊化控制系統(tǒng)的另一優(yōu)點在于提供了種類豐富的I/O模塊供選擇。包括可在電氣柜中節(jié)約空間的緊湊型16通道數(shù)字量模塊，用于對變電站進(jìn)行電力監(jiān)控的3相功率測量模塊等特殊功能模塊，以及可用于天然氣配送站點中的本安型模塊等。憑借如此豐富的產(chǎn)品種類，使用一個控制系統(tǒng)即可實現(xiàn)絕大多數(shù)自動化任務(wù)。而自動化系統(tǒng)的可編程特性也允許通過CoDeSys創(chuàng)建可視化應(yīng)用，并可直接上載到控制系統(tǒng)的Web服務(wù)器中。終端客戶可以由此獲得一個針對解決方案的便捷的診斷平臺，且可通過任意瀏覽器隨時訪問。支持IEC通訊的模塊化控制系統(tǒng)作為多位一體的解決方案，降低了在電氣柜中的空間需求及復(fù)雜性，同時也減少了自動化解決方案所需的耗費(fèi)。

總結(jié)

遠(yuǎn)動控制器和I/OIPC除了支持傳統(tǒng)的自動化控制任務(wù)之外，還支持標(biāo)準(zhǔn)化國際遠(yuǎn)動協(xié)議IEC60870-5-101/-104及IEC61850。通過CoDeSys配置軟件，應(yīng)用工程師就可以在熟悉的PLC研發(fā)環(huán)境中全心致力于自動化解決方案的研發(fā)。與智能電網(wǎng)的連接可通過遠(yuǎn)動協(xié)議成功實現(xiàn)。因為一個系統(tǒng)即可承擔(dān)遠(yuǎn)動站點的自動控制任務(wù)，因此降低了每個站點的空間需求、復(fù)雜性以及耗費(fèi)。