梁恩超
贵州电网有限责任公司凯里供电局 贵州凯里 556000
摘要：光纤通信系统概念光纤通信是通过光导纤维传输信息的一种通信系统。发送端首先将用户想传送的模拟、数字信号转化为光信号，然后让半导体激光器或发光二极管等通信光源发出的光随电信号变化，经过调制后通过光纤把该光信号传向远端用户；接收端用光源探测器接收光信号，并将该光信号还原为电信号后，再变成用户可识别的模拟、数字信号，这样就构成一个完整的光纤通信系统。针对变压器现场信号多、与后台传输距离远等特点，本文提出并采用光纤通信传到远方后台的方法，成功解决了变压器远程监控的问题。
关键词：变压器；可编程逻辑控制器；光纤；通信
一、光纤通信技术的优势
①光纤的传输损耗较低。对于几兆赫以上的信号传输，与传统通信电缆或同轴电缆相比较，光纤能有效降低损耗。
②光纤的传输带宽较宽。由于光波的频率高，可供利用的频带很宽，能够容纳大容量通信，尤其适合高速率传输，可以满足数字通信的需要。
③光缆线路弯曲半径较小。在线路设计及施工过程中可将光纤的弯曲半径做到几厘米数量级，这样既能优化光缆线路又不会影响传输质量。
④抗干扰性强。光纤传输不受电磁辐射、电磁感应影响，且光纤线路不具有导电性，容易确保光缆线路安全。
⑤安全性高。光纤通信传输线路的串音较少、保密性高，较铜缆传输能有效对传输信息进行加密保护，提高信息传输保密性。
⑥不易损坏。光纤所使用的原材料资源较为丰富，光缆线路成本较低，使用寿命较长。
二、系统组成及原理
1）变压器信号采集量
本项目中从变压器本体采集并需输送的信号包含光纤测温信号5路，全部为4～20mA模拟量；油温、油位、瓦斯报警、光纤报警开关量信号15路和1路PT100温度远传信号。采集到的信号传输到控制室后，15路开关量和5路模拟量仍保留不变，传至后台的1路PT100经转化为4～20mA模拟量后接入监控系统。
2）硬件组成
硬件设备由PLC及其扩展模块、光电交换机、单模光纤等组成。根据设备采集及输出的开关和模拟量数量，项目中采用两台西门子ST40型CPU模块、一个EMAI08模拟量输入模块、两个EMAQ04模拟量输出模块，一个EMAR02热电阻模块，完成模数转换和通信功能。其中一台PLC放置在变压器端控箱内，用来将本体的二次开关量和模拟量转化为数字信号，另一台置于控制室，用于将数字信号转换回开关量和模拟量。光电交换机采用工业级MIENI1203型，用来将PLC转化的数字电信号转成光信号或将光信号转化回电信号。
3）工作原理
本系统主要工作过程是通过以下途径实现的：PLC作为主要数据采集和模数转化元件，首先将采集到的测控信号通过PLC转化成数字量，再经光纤交换机把电信号转换成光信号传输出去；在后台通过另一台光电交换机接收光信号，并通过后台的光电交换机接收后由后台PLC把信号转换回模拟量和开关量，两台PLC通过以太网、光纤网络组建网络通信，通过以太网协议实现两台之间的信息发送和接收。系统组成框图如图1所示。
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三、软件编程测试
西门子S7-200SMARTCPU提供一个以太网端口，因此两台PLC可以方便地通过以太网口连接至光纤设备实现信息交换。本项目以太网通信协议采用TCP通信协议。TCP是一个因特网核心协议，在以太网通信的主机上运行的应用程序之间，TCP提供了可靠、有序并能够进行错误校验的消息交互功能。TCP能保证接收和发送的所有字节内容和顺序完全相同。对S7-200SMART之间的TCP通信，双方通过调用开放式用户通信指令库中的指令即可实现。
3.1变压器端PLC编程
1）设置变压器端PLCIP地址将变压器端PLC地址设置为192.168.0.101，如图2所示。
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2）建立变压器端
PLCTCP连接调用指令库中的TCP_CONNECT指令建立TCP连接，参数设置如图3所示。设置连接后台PLC地址为192.168.0.102，远端端口为2001，本地端口为5000，连接标识ID为1。
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3）调用发送数据指令调用TCP_SEND指令发送以VB0为起始地址，数据长度为VW100内存储数据，发送到连接ID为1指定的后台端PLC。变压器端TCP_SEND指令的参数设置如图4所示。
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3.2后台端
PLC编程1）设置后台端PLCIP地址参照图2，设置IP地址为192.168.0.102。2）建立后台端TCP连接参照图3，调用TCP_CONNECT指令建立TCP连接。设置变压器端地址为192.168.0.101，远端端口为5000，本地端口为2001，连接标识ID为1。3）后台端接收数据后台端PLC调用TCP_RECV指令接收变压器端PLC发送的数据。接收的缓冲区长度为VW100内存储数据，数据接收缓冲区以VB1000为起始。后台端接收数据指令的设置如图5所示。
3.3数据传输测试结果
按照图2—图5进行硬件连接和测试，并对PLC编程，进行数据传输试验。在图6中，VW0是变压器端发送的开关量数据，VW50是变压器端发送的1个模拟量数据，VW100是发送的数据长度。图7中，VW1000是后台端接收的对应开关量数据，VW1050是后台端接收的对应模拟量数据，VW100是接收的数据长度。通过变压器端PLC发送数据和后台端PLC接收数据一致性测试，数据结果显示：开关量数值完全相同；模拟量数值由于模拟量处在动态变化中以及传输的稍有滞后，结果稍有偏差，但从数值看差值很小，仅万分之三左右的误差，满足监测精度，达到了预定目标，证明方法可行。
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四、结论
通过本项目的软硬件实施，验证了其数据的准确性。系统运行可靠，获得了成功。本项目采用PLC作为通信控制设备，软、硬件设计简单，响应迅速，运行可靠。同时避免了铺设大量的电力电缆，可节省大量人力、物力，从而更节材。另外采用光纤传输的方式，传输距离长，可以适应各种环境适应。随着光纤通信技术的不断发展，各行各业都得到推广和应用，大容量、高速率、高可靠性和高安全性将是该技术未来发展的趋势。
参考文献
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