CN215871712U - 一种离散制造业园区大规模能源监测数据通讯系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种离散制造业园区大规模能源监测数据通讯系统，该系统为Modbus RTU总线通讯系统，所述的Modbus RTU总线通讯系统包括多个能源计量仪表，每8个同类的能源计量仪表为一组；同一组能源计量仪表共用同一条Modbus RS485通讯总线，每个能源计量仪表通过并联方式连接到Modbus RS485通讯总线上；每组能源计量仪表对应的一条Modbus RS485通讯总线与串口HUB交换机的一个输入端的接口对应相连，串口HUB交换机的输出接口与DCS相连。本实用新型的Modbus RTU总线通讯方案适用于能源计量仪表分布集中，距离集中控制室实际走线距离500米以内、减少了光电转换环节。数据传输的实时性、准确性高，同时经济性好。

Description

一种离散制造业园区大规模能源监测数据通讯系统

技术领域

本实用新型属于能源技术领域，涉及能源监控，具体涉及一种离散制造业园区大规模能源监测数据通讯系统。

背景技术

随着国家节能降耗政策的推进实施，在工业园区及民用中，对于园区能源介质包括水、电、压缩空气、天然气、冷暖等进行集中统一的监控，实现能源的节约利用。

然而，园区中的能源计量点分散，而且数量非常庞大，以一个中等规模离散制造业园区为例，包括水、电、压缩空气、天然气、冷暖等能源介质计量点有400～600个，如果使用普通电缆将这些能源计量信号通过4～20mA或脉冲方式上传到集中控制室，将面临巨大的人力物力成本和巨大的施工量。因此，在近期实施的分布式能源离散制造业园区项目中，使用MODBUS RS485串行通讯方式，将包括水、电、压缩气、天然气、冷暖等大规模能源计量仪表的信号上传到中控室进行集中监控，但是，近1/3的总线通讯线路出现信号无法连通，信号中断、信号不稳定的现象。对于能源管理系统的运行造成重大影响。因此对于如何优化通讯方法，实现大规模能源通讯数据的稳定传输成为一个亟待解决的问题

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于，提供了一种离散制造业园区大规模能源监测数据通讯系统，解决现有技术中的数据传输过程中的实时性和准确性有待进一步提升的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

一种离散制造业园区大规模能源监测数据通讯系统，该系统为Modbus RTU总线通讯系统，所述的Modbus RTU总线通讯系统包括多个能源计量仪表，每8个同类的能源计量仪表为一组；

同一组能源计量仪表共用同一条Modbus RS485通讯总线，每个能源计量仪表通过并联方式连接到Modbus RS485通讯总线上；

每组能源计量仪表对应的一条Modbus RS485通讯总线与串口HUB交换机的一个输入端的接口对应相连，串口HUB交换机的输出接口与DCS相连。

本实用新型还具有如下技术特征：

所述的每组能源计量仪表上并联有两个终端电阻。

所述的串口HUB交换机采用工业级的RS485串口交换机，该串口交换机的输入端有8个RS485接口，输入端最多可连接8条Modbus RS485通讯总线，输出端有一个RS485接口。

所述的Modbus RS485通讯总线采用两芯1.5mm²屏蔽通讯线。

本实用新型与现有技术相比，具有如下技术效果：

本实用新型的Modbus RTU总线通讯方案适用于能源计量仪表分布集中，距离集中控制室实际走线距离500米以内、减少了光电转换环节。数据传输的实时性、准确性高，同时经济性好。

附图说明

图1为本实用新型的离散制造业园区大规模能源监测数据通讯系统的整体结构示意图。

图中各个标号的含义为：1-能源计量仪表，2-Modbus RS485通讯总线，3-串口HUB交换机，4-DCS，5-终端电阻。

以下结合实施例对本实用新型的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

需要说明的是，本实用新型中的所有设备，在没有特殊说明的情况下，均采用本领域已知的设备。

下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。

实施例：

本实施例给出一种离散制造业园区大规模能源监测数据通讯系统，如图1所示，该系统为Modbus RTU总线通讯系统，Modbus RTU总线通讯系统包括多个能源计量仪表1，每8个同类的能源计量仪表1为一组；

同一组能源计量仪表1共用同一条Modbus RS485通讯总线2，每个能源计量仪表1通过并联方式连接到Modbus RS485通讯总线2上；

每组能源计量仪表1对应的一条Modbus RS485通讯总线1与串口HUB交换机3的一个输入端的接口对应相连，串口HUB交换机3的输出接口与DCS4相连。

本实施例中，能源计量仪表1、Modbus RS485通讯总线2、串口HUB交换机3和DCS4均为本领域已知的常规设备。

优选的，每组能源计量仪表1上并联有两个终端电阻5。终端电阻5为120Ω的电阻。

优选的，串口HUB交换机3采用工业级的RS485串口交换机，该串口交换机的输入端有8个RS485接口，输入端最多可连接8条Modbus RS485通讯总线，输出端有一个RS485接口。

优选的，Modbus RS485通讯总线2的传输距离在500米以内，采用两芯1.5mm²屏蔽通讯线。

本实施例中，Modbus RS485通讯总线的终端设备的通讯电压范围0.01～5VDC。对于通讯基点电压不平衡干扰问题可通过将相同厂家品牌的能源计量仪表接至同一根通讯线路上，同时使用总线HUB交换机的不同输入接口对现场不同类型、不同厂家的MODBUSRS485通讯仪表进行隔离(由于不同厂家的仪表通讯基点电压不同)，避免信号相互干扰不稳定，对于不同的通讯线路进行隔离。

本实施例中，通讯线路和设备具备开路和短路的检测报警功能；

本实施例中，通讯线路和设备具备微电压通讯信号识别功能，由于MODBUS RS485信号的电压范围为0～5VDC，不同厂家的仪表通讯信号电压是不同的，需要对于0～0.5VDC之间微电压通讯具备识别功能。

本实施例中，Modbus RS485的通讯采用并联接线方式缩短通讯距离，即采用一根两芯通讯母线，分为正母线和负母线，所有仪表的Modbus通信接口的正极接正母线、负极接负母线。

本实用新型的离散制造业园区大规模能源监测数据通讯系统中，还包括如下技术要求：

第一，Modbus通讯接口设计：

(A)Modbus通讯协议及接口选择：

Modbus协议是一种串行通讯协议，包括：ASCII，RTU，TCP方式。该协议是一个主从架构协议，有一节点为master节点，其余为slave节点，每个slave设备都有一个唯一地址。

在能源计量仪表中，绝大多数为RTU(远程终端控制单元)方式，Modbus RTU有两种接口：两线制RS232、两线制RS485；由于RS232接口的通讯距离在10米以内，通讯距离不能满足要求，所以用户现场能源计量仪表一般都选择RS485接口。

(B)能源计量仪表通讯参数设定：

能源计量仪表具备Modbus RS485通讯接口，且可以在仪表上的进行通讯参数设置，具体包括：波特率、奇偶校验位、停止位，数据位，整个通讯系统参数需完全一致，通讯地址统一编制。具体常规设定如下：

(a)波特率：9600bps，波特率设定值越高，有效通讯距离越短；

(b)奇偶校验位：无校验；

(c)停止位：0；

(d)数据位：8位；

(e)通讯地址：1～255，根据系统规划设定。

第二，通讯总线串联仪表设计：

多个能源计量仪表通过同一路MODBUS RTU总线串行通讯时，可在第一个能源计量仪表MODBUS接线端子前和最后一个能源计量仪表MODBUS接线端子后各并联增加1个120欧的精密终端电阻，稳定线路电压。

从整个系统角度，包括DCS系统MODBUS通讯模板负载能力、MODBUS通讯总线的长度、最远端仪表的距离等，规划MODBUS RS485通讯最多所串仪表的数量，做到可靠性和经济性的统一。

Claims (4)

1.一种离散制造业园区大规模能源监测数据通讯系统，其特征在于，该系统为ModbusRTU总线通讯系统，所述的Modbus RTU总线通讯系统包括多个能源计量仪表，每8个同类的能源计量仪表为一组；

同一组能源计量仪表共用同一条Modbus RS485通讯总线，每个能源计量仪表通过并联方式连接到Modbus RS485通讯总线上；

每组能源计量仪表对应的一条Modbus RS485通讯总线与串口HUB交换机的一个输入端的接口对应相连，串口HUB交换机的输出接口与DCS相连。

2.如权利要求1所述的离散制造业园区大规模能源监测数据通讯系统，其特征在于，所述的每组能源计量仪表上并联有两个终端电阻。

3.如权利要求1所述的离散制造业园区大规模能源监测数据通讯系统，其特征在于，所述的串口HUB交换机采用工业级的RS485串口交换机，该串口交换机的输入端有8个RS485接口，输入端最多可连接8条Modbus RS485通讯总线，输出端有一个RS485接口。

4.如权利要求1所述的离散制造业园区大规模能源监测数据通讯系统，其特征在于，所述的Modbus RS485通讯总线采用两芯1.5mm²屏蔽通讯线。

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