西门子模块6ES7511-1FK02-0AB0性能参数
轮对数控车床检测装置是用于车辆轮对外形几何尺寸在镟修前后的检测。该装置在车辆轮对镟修前检测出轮对相关外形几何尺寸，并将检测的数据经工控机融合处理后传递给数控系统，以指导数控车床对车辆轮对的镟修，并保证车辆轮对的加工精度；车辆轮对镟修完成后，再用此装置检测出车辆轮对的外形几何尺寸，以用于车辆轮对的装配。
1、各需测参数分布 需要检测的车辆轮对几何尺寸参数及其分布如图 1所示。轮缘高度Sh，轮饼直径D，轮缘厚度Sd，轮辋宽W，轮辋内侧面到数控车床参考零点的距离Ri。重复测量的平均值误差小于±0.1mm。
图1 车辆轮对几何参数示意图 由于各车辆轮对的轮饼直径尺寸大小不一，故确定测量方法尤为重要。根据对轮对的分析及轮对数控车床镟修的特点，以选择数控车床高精度顶紧轮对轴中心孔时作为检测轮对的定位基准，通过此基准可以确定如图1所示的理论中心轴线从而得到基于此理论中心轴线及数控车床参考零点的标定值然后经过将标定值与各测量值进行融合处理换算得到所需的车辆轮对几何参数值。得到车辆轮对的几何尺寸参数后，工控机与数控车床的PLC之间进行串口通信，将数控车床镟修轮对时所需的所有参数传送给数控系统，数控系统便可根据接收到的参数实现自动镟修轮对。 2、系统的基本组成及测量控制方式 该检测装置主要包括测量与控制系统、数据采集系统、计算机处理系统等。基本结构如图2所示。
图2 系统的基本结构示意图 2.1 测量与控制系统 测量与控制系统是检测装置的核心部分，主要包括测位传感器、测量操作控制面板。 测位传感器包括激光传感器、涡流传感器及编码器。激光传感器采用检测范围为60~140mm，分辨率为0.01mm的PSD型位移传感器；涡流传感器采用工作可靠性好、灵敏度高、抗干扰能力强、非接触测量、响应速度快的电压型位移传感器；编码器采用11位式编码器，提高对现场环境的抗干扰能力。另外，在安装激光传感器时为避免复杂的轮对外表面对测量的不良影响，让激光传感器倾斜一定角度，使其轮对反射面的反射角变小，尽量让漫反射光进入到接收器中，基本满足接收传感器对光通量的要求，这样可以大大提高测量精度和可靠性。 控制系统主要由测量操作控制面板与 PLC 控制系统组成，采用两者相结合的方式控制数控车床二维滑台运动，带动各传感器进行数据扫描，并将扫描的数据传输给数据采集系统。测量操作控制面板采用 AT89C51 单片机作为处理器，将各种操作信息通过 PCI 型 I/O 数据采集卡传入工控机。工控机采用研华IPC-610机箱，PCA-600LV 主板。工控机的测量软件对传入的数据及控制信号进行处理，并将处理结果传递给数控车床 PLC，由 PLC 控制数控车床二维滑台运动，实现车辆轮对的检测与自动镟修。 2.2 数据采集系统 数据采集系统是检测装置的核心部分，主要包括模拟量的采集、数字量的采集、以及数字量控制信号的输入输出等。模拟量的采集采用 PCI 型250KS/s16位 A/D 转换的数据采集卡，用于对激光传感器、涡流传感器输出信号的采集。激光传感器、涡流传感器输出的模拟信号经各自的放大器放大后直接输入 A/D 数据采集卡的模拟输入端口上，经数据采集卡 A/D 转换后从 PCI 总线输入工控机。数字量的采集采用 PCI 型96路TTL数字量 I/O 数据采集卡，用于对编码器输出信号的采集，同时也用于控制信号的输出。为了减轻工控机的工作负担，每个编码器的输出都由一个 AT89C51 单片机数据处理板对其输出信号进行预处理，输出数控车床的实时位置，再由工控机通过I/O 数据采集卡从 PCI 总线读入。 |
配电系统综合自动化是在信息化的基础上，将配电系统在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成，构成完整的自动化系统，实现配电网及其设备正常运行及事故状态下的监测、保护、控制及用电和配电管理的自动化，终实现以大幅度提高供电可靠性、改善电能质量为目标的对配电系统的在线的、准实时的闭环控制。
配电系统的测控终端单元（FTU）在实现配电网保护的同时具有更强大的测量功能，它是馈线保护与RTU的综合，是具有更高信息化程度的馈线保护，FTU实现配电系统的信息采集，配电网通信实现配电系统的信息汇总。通信是配电自动化的关键，也是配电自动化的核心[1]。配电运行、管理功能的综合优化的实现建立在配电系统通信的基础上。光纤通信可靠性高，抗干扰能力强，不受环境条件的影响，可作为语言、数据、图象的传输。但成本较高，灵活性差，当线路没有预先铺设的光纤时需要另行铺设，当线路结构变化时光纤通道也需变动。无线通信广泛地被应用于许多行业，但对于高楼林立的城市配网，这种无线通信的接收信号会受到波传输的影响（绕射能力差），因此往往出现在城市中应用效果不佳的现象。音频有线通信是一种较为经济实用的方式，对通信的布设及各通信端的连接无特殊要求，与光纤相比造价低，易于实施，但容易受环境的影响，尤其是与高压线路同杆共架时高压对通信线的干扰较大[2]。配电载波通信集功率通道和通信通道、能量流与信息流于一体，不受配网结构变化的影响，尤其是基于网络的配电载波支持自由拓扑，具有极大的灵活性，基本不需维护，施工方便快捷，成本较低，通信速率较高，非常适合于中国城网改造的具体情况，是很有前途的配电自动化通信方式。配电系统线路多分支，多变压器及柱上开关可能出现的断点以及线路故障使得配网载波面临许多新问题。其中主要的问题是DLC的可靠性。针对这一问题，华北电力大学四方研究所进行了较深入的研究，经过试验研究与理论分析，目前这些问题基本上得到了澄清和解决，认为网络化的配电载波（NDLC）是完全可以满足配电自动化的要求的。
2 电力线载波技术的发展
电力线载波通信（Power Line Carrier）是电力系统通信的一种主要方式，它始于二十世纪三十年代，至今仍为高压线路的主要通信方式之一。作为高压/超高压线路的主保护的高频保护以高压线路载波(Transmission Line Carrier)为基本通道，TLC能够在线路故障的情况下可靠工作，并且确保了高频保护在通道问题上的可靠性。九十年代，随着信息产业的发展，西方的科技人员正在努力把PLC应用于Internet，使它成为通信高速公路的主要组成部分之一。
在TLC技术逐步成熟的同时，配电载波（Distribution Line Carrier）技术也越来越广受青睐，DLC更易于与现代通信技术、测控技术、网络技术相配合。与TLC相比，DLC具有更加广阔喜人的应用前景，尤其是在九十年代末期DLC在技术上、原理上得到重大突破，成为新型的通信热点之一。九十年代末期，世界上几家半导体通讯公司先后推出基于电力线的通信网络，该技术正在快速发展，性能及技术正在向以太网逼近。这使得DLC在民用领域、工业控制领域的应用前景极其鼓舞人心。DLC的技术主要经历了基于锁相环的窄带DLC、基于电力扩频的DLC、基于DSP解码的窄带网络化配电载波（Network of Distribution Line Carrier—NDLC）三个发展阶段。
3 配电网载波通信的特点
配电自动化是以计算机网络技术和现代通信技术为基础，它对配电载波要求与传统的高压电力线载波技术有着本质区别。传统的高压线路载波技术以实现长距离的两点通信为目标，为此，在线路两端加设阻波器，在防止区内信号泄漏的同时也避免区外信号及噪声进入本区段。这种点对点的封闭式的通信不适合配电网保护及自动化的要求。配电载波通信的理想模式应当是开放式的计算机网络通信。它以配电网的智能控制装置为网络节点，利用配电线路固有的拓朴结构构成总线网进行通信，是一种基于计算机网络的数字载波技术。这一区别主要表现在配电自动化的载波通信在全网不加设阻波器。因为阻波器的存在将成为配电载波网络化的主要障碍。无阻波器后对通信增加了很多难点。如线路波阻抗不定；配电网分支、T接太多太乱；信号在整个中压电网上乱串；中压电网的干扰不受阻挡地进入通信通道。只要针对配网载波通信的特点分析其通道衰耗特性，并采取相应的特殊措施，提高载波通信的可靠性。网络化的配电载波是可以满足配电网保护及自动化的要求的。
4 提高NDLC可靠性的措施
4.1 NDLC的通道衰耗[3]
由于NDLC不采用阻波器，NDLC的信号可能出现的衰耗有以下几部分：两个通信节点的终端衰耗，变电站的介入衰耗，分支线路的分支衰耗，10kV/0.4kV配电变压器的泄漏衰耗，电力线的线路衰耗，通信桥路的桥路衰耗，不同传输介质的折射衰耗，线路故障时的故障附加衰耗，恶劣天气下的天气附加衰耗等。其中，变电站的介入衰耗是配电网载波的一种主要衰耗，一般可达10~20dB，变电站出线越多其介入衰耗越大；线路衰耗很小，甚至可以忽略，配电变压器的泄漏衰耗、分支线路的分支衰耗及折射衰耗与其数量有关，可以准确估计[3]。
4.2 线路开口的处理
配电网运行中，负荷开关、联络开关断开后将导致载波信号传输的高频通道出现开口。对这种情况的处理一般采用搭桥方式。图1（a）是模拟桥，它可以直接构成高频通道；图1（b）是数字桥，它是通过一个节点对接收到的信号进行有选择性的中继实现传输的，它的另一个优点是可以通过软件控制载波节点通信的范围，这一点对于通信系统对节点进行管理是非常必要的。
4.3 线路故障时NDLC的可靠性分析
在配电线路故障时的NDLC的可靠性分析是确保NDLC可靠性的前提。表1列出在不同耦合方式下的不同故障类型的模传输过程的故障分析及通道的故障附加衰耗分析。
比较单相耦合方式和两相耦合方式，显然两相耦合方式的传输效率高于单相耦合方式，尤其是当线路发生单相接地后，两相耦合可以退化为单相耦合，不存在单相耦合中当故障点距离发信节点很近时通道衰耗极大的情况，因此两相耦合方式在充分考虑各种衰耗情况下，完全可能具有高度可靠性，非常适用于馈线自动化的故障隔离与恢复供电。然而对于配电网保护而言，故障隔离、恢复供电都是在线路出口的馈线保护切除故障的情况下进行的，可以得出一下几点结论：
(1)绝大多数情况下，故障附加衰耗是很小的。线路停电后，故障点的绝缘恢复，对于传输功率不足1W的NDLC信号没有什么影响。只有当短路点在线路停电后仍未恢复绝缘时故障附加衰耗才较大。
(2)变电站的介入衰耗是十分可观的。当线路故障后（大电流故障），线路与变电站断开，该项衰耗为零，这将有利于NDLC的可靠通信。
(3)信噪比是衡量通信的接收能力的重要指标。当线路噪声很大时，NDLC的工作必将受到影响，也就是说线路停电后，NDLC的接受能力会因无噪声的影响而有所提高。
(4)小电流接地故障，允许带故障运行2小时，这对于NDLC的影响很大。但是相相耦合方式可以确保在单相接地故障下NDLC工作的可靠性。
(5)当相地耦合方式下，单相接地故障据NDLC的某一节点距离不足载波信号波长的四分之一时，故障附加衰耗很大；当发生金属性故障，绝缘不能恢复时故障附加衰耗极大；当线路发生三相断线时，故障附加衰耗为无穷大。因此必须在通信网络上采取特殊措施提高NDLC的可靠性。