李聰冉，孟慶平

（1.中國船舶重工集團(tuán)公司第七一八研究所，河北 邯鄲 056000；2.中海石油（中國）有限公司蓬勃作業(yè)公司，天津 300000）

0 引 言

計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)及控制技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)，促進(jìn)了電網(wǎng)的智能化發(fā)展。通信技術(shù)作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，其性能直接影響整個電網(wǎng)的運(yùn)營[1]。Modbus串口通信技術(shù)在實際應(yīng)用中非常普遍，但串口通信方式受其總線形式的限制，在主從設(shè)備的數(shù)量、通信距離、通信速率等方面存在一定限制[2]。GE繼電保護(hù)設(shè)備中的User Map功能很好地解決了串口通信在讀取多個不連續(xù)數(shù)據(jù)時需要重復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)讀取指令的問題，有效縮短了數(shù)據(jù)讀取時間，提高了總線利用率。但是，目前Modbus User Map在使用過程中存在設(shè)計不規(guī)范情況，GE不同系列繼電保護(hù)設(shè)備User Map地址各不相同，造成在設(shè)備升級換代時存在無法兼容的問題。本文將針對相關(guān)的規(guī)范性提出改進(jìn)建議。

1 GE繼電保護(hù)設(shè)備中的Modbus User Map功能介紹

由美國通用公司生產(chǎn)的繼電保護(hù)設(shè)備種類較多，本文以GE SR239電機(jī)保護(hù)系列為例，對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行說明。User Map功能的全稱為User Def i nable Memory Map。通過此功能，其他設(shè)備如計算機(jī)或者PLC，可以通過串口通信一次性讀取SR239繼電保護(hù)設(shè)備上不連續(xù)的120個字節(jié)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以是用戶設(shè)定值，也可以是繼電保護(hù)設(shè)備采集到的實際值。

User Map功能需要在設(shè)備內(nèi)部存儲區(qū)域劃定兩段獨(dú)立的存儲區(qū)域。GE SR239中對應(yīng)的存儲區(qū)域分別為：用戶自定義地址段（地址為：0180h～01F7h）和用戶自定義數(shù)據(jù)段（地址為：0100h～0177h）。用戶自定義地址段和用戶自定義數(shù)據(jù)段為一一對應(yīng)關(guān)系，用戶可以通過電腦軟件編輯用戶自定義地址段。用戶可以將不同存儲位置的數(shù)據(jù)地址寫入用戶自定義地址段，地址寫入后，原地址數(shù)據(jù)會自動賦值到對應(yīng)的用戶自定義數(shù)據(jù)段。這樣之前不連續(xù)的數(shù)據(jù)就通過寫入地址的方式，在用戶自定義數(shù)據(jù)段形成了最長120個字節(jié)的連續(xù)數(shù)據(jù)。

例如，如果電站管理系統(tǒng)（Power Manager System，PMS）需要通過串口通信讀取SR239上的電機(jī)A相運(yùn)行電流和1號溫度探頭的溫度值，而A相電流值在SR239內(nèi)的實際存儲位置為0229h，1號溫度探頭的溫度值實際存儲位置為0240h，二者并不連續(xù)。因此，在進(jìn)行串口通信時，需要發(fā)送兩次數(shù)據(jù)讀取指令讀到兩個數(shù)據(jù)。而如果利用User Map功能，可以將A相電流值的地址0229h賦值給0180h寄存器，然后將1號溫度探頭溫度值的地址0240h賦值給0181h，這樣在用戶自定義數(shù)據(jù)段0100h和0101h兩個寄存器內(nèi)就會存儲A相電流值和1號溫度探頭的溫度數(shù)據(jù)，然后利用串口讀取數(shù)據(jù)就可以一次性讀取。

在智能電網(wǎng)工作過程中，電站管理系統(tǒng)需要時刻監(jiān)測各類設(shè)備的各種數(shù)據(jù)，然后再進(jìn)行自動控制[3]。如果用多條讀數(shù)據(jù)指令分開去讀設(shè)備中不同存儲位置的數(shù)據(jù)，就會花費(fèi)較長時間，降低通信效率，而利用User Map功能可以極大地提升串口通信中數(shù)據(jù)讀取的速度和準(zhǔn)確性，提高了通信總線的利用率。

2 User Map功能規(guī)范性研究

2.1 User Map使用過程中存在的問題

隨著設(shè)備的不斷更新發(fā)展，舊的繼電保護(hù)設(shè)備因廠家停產(chǎn)或功能不足等原因面臨升級換代問題。這時新設(shè)備的兼容性尤為重要，良好的兼容性會給用戶在設(shè)備升級改造時減少不必要的麻煩[4]，而GE SR239在升級GE SR339時即存在User Map地址方面不兼容問題。

由于User Map地址段和數(shù)據(jù)段的寄存器地址沒有相應(yīng)的規(guī)范性，導(dǎo)致不同系列的GE繼電保護(hù)裝置User Map地址之間存在差異。GE SR239繼電保護(hù)設(shè)備的User Map數(shù)據(jù)段地址為0100h～0177h，共120個寄存器；而GE SR339繼電保護(hù)設(shè)備的User Map數(shù)據(jù)段地址為020Bh～0287h，共125個寄存器。GE SR339的數(shù)據(jù)段地址完全在GE239之后，造成了在GE SR239設(shè)備升級更換成GE SR339后，無法和原來的相關(guān)設(shè)備如電站管理系統(tǒng)中的PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取通信，用戶只能修改PLC內(nèi)部程序才能實現(xiàn)原有的數(shù)據(jù)讀取功能，對終端用戶的使用造成了極大不便[4]。

2.2 User Map規(guī)范性設(shè)計

為了解決User Map的寄存器地址兼容性問題，可以對User Map的地址段和數(shù)據(jù)段的寄存器地址進(jìn)行規(guī)范性設(shè)計[5]。User Map寄存器的數(shù)量根據(jù)不同的產(chǎn)品需求可以存在差異，但是可以設(shè)計共同的寄存器起點(diǎn)或者共同的寄存器終點(diǎn)，這樣對于不同系列的繼電保護(hù)裝置就存在公共寄存器地址段。對于設(shè)備升級產(chǎn)品，User Map的數(shù)據(jù)段一定要長于或等于先前產(chǎn)品的User Map數(shù)據(jù)段，這樣在設(shè)備升級換代時，用戶只需要參照舊設(shè)備User Map編輯相應(yīng)的新設(shè)備User Map，不需要再去更改其他設(shè)備的程序就能很好地實現(xiàn)設(shè)備間的通信兼容，為用戶設(shè)備升級改造提供便利。

3 結(jié) 論

本文對User Map的相關(guān)功能進(jìn)行介紹，針對GE繼電保護(hù)設(shè)備升級改造過程中User Map寄存器地址不兼容問題進(jìn)行分析，提出了規(guī)范性設(shè)計的提議，以便更好地實現(xiàn)設(shè)備升級改造過程中的兼容性，降低設(shè)備升級改造的難度，提高適用性，為終端用戶的使用提供便利。