瀑布溝水電站監控系統與微機五防系統的通信實現

周業榮，宋 柯，彭 放，蔣 敏

（國電大渡河瀑布溝水力發電總廠，四川 成都 610000）

瀑布溝水電站監控系統與微機五防系統的通信實現

周業榮，宋 柯，彭 放，蔣 敏

（國電大渡河瀑布溝水力發電總廠，四川 成都 610000）

介紹了瀑布溝水電站計算機監控系統與微機五防系統之間的通信實現方案，通過采用Modbus TCP/IP通信協議，以微機五防主機作為主站，監控通信服務器作為從站，很好地實現了監控系統與微機五防之間的實時通信功能，對運行人員通過微機五防系統預防人身、設備傷害，防止誤操作具有重要的意義。

監控系統；微機五防；Modbus TCP/IP通信協議；遙信

0 引言

隨著監控系統功能的不斷完善和強大，水電廠的各個系統都逐漸通過遙信的方式與監控系統通信。其中，微機五防系統作為水電廠預防人身、設備傷害，防止誤操作的重要手段之一，需要從監控系統獲取各電壓等級的一次開關/刀閘的分/合閘狀態，為運行人員所開的操作票提供五防判據。本文介紹了一種采用Modbus TCP/IP通信協議，實現監控系統和微機五防系統之間遙信功能的方案。

1 Modbus通信協議簡介

Modbus是全球工業領域最流行的一種通信協議，該協議采用主/從通信方式，每個從站設備須有唯一確定的地址。通信時首先由主站發出數據請求報文，從站接收到請求報文后再發送數據報文到主站；主站也可以直接發數據報文修改從站的數據，實現雙向讀寫。

傳統的Modbus協議采用串行通信，包括ASCII、RTU兩種。隨著以太網技術的不斷發展，出現了Modbus TCP/IP。它充分利用以太網數據交換的優勢，采用類似RTU的數據傳輸格式，在控制器主機之間實現通信。由于TCP/IP是一個面向連接的可靠協議，所以不需要校驗。本文中微機五防與監控系統之間的通信就是采用Modbus TCP/IP協議。

2 監控系統與微機五防系統通信方案

瀑布溝水電站監控系統采用中水科技H9000系統，微機五防系統采用珠海優特ZJXT-IV3型操作票專家系統。電站微機五防主機在網絡安全分區中屬于控制Ⅰ區，與監控系統的物理連接如圖1。

按遙信關系，將微機五防主機定義為主站，將監控系統廠內通信服務器定義為從站。五防系統和監控系統之間的數據傳輸關系如圖2所示。由圖可以看出，微機五防主機向監控系統請求數據，監控系統將采集的開關/刀閘狀態數據發送給微機五防主機，作為操作票是否符合五防要求的判據。在微機五防和監控系統之間保證數據的單向傳遞，五防系統不向監控系統發送其他的控制操作命令，符合電站二次安防的設計要求。

圖1 微機五防與監控系統物理連接

圖2 五防與監控系統數據傳輸圖

3 通信功能實現

3.1 Modbus功能碼

Modbus協議支持200多種固定的功能碼，每一個功能碼用以實現唯一固定的功能。本方案選用03功能碼，它用于讀取一個或者多個保持寄存器中的當前數值。

3.2 通信參數配置

由于采用的是Modbus TCP/IP協議，因此微機五防主機需要對從站IP、Modbus功能碼、寄存器起始地址等通信參數作配置。微機五防主機的通信規約參數配置如圖3所示。

圖3 微機五防主機通信規約參數設置

3.3 通信數據配置

微機五防主機讀取的監控通信服務器數據報文是寄存器中保存的一個16位二進制數，這個二進制數每一位上的0/1值實際對應遙信表中各電壓等級的開關刀閘的分/合閘狀態。在分別配置五防系統和監控系統的遙信點表時要保證點表中設備排序完全一致，一旦錯位，五防收到的錯誤信息可能造成嚴重后果。

3.4 通信報文解析

微機五防主機和監控通信服務器之間的報文數據主要是各電壓等級的開關/刀閘狀態。其中，微機五防主機發送和接收的報文如圖4所示。

圖4 微機五防主機通信報文

監控通信服務器發送和接收的報文如圖5所示。

圖5 監控通信服務器通信報文

在通信中，微機五防主機首先向監控通信服務器發送請求數據的報文，如表1所示。

監控通信服務器收到請求數據的報文后，向微機五防主機返回數據報文，如表2所示。

表1 微機五防主機請求數據報文

表2 監控通信服務器返回數據報文

其中遙信的報文內容以2個字節（16位寄存器）為一組，以“5515”為例，各位的二進制值與遙信表中的開關/刀閘對應關系如表3所示。

表3 報文與遙信開關/刀閘對應關系表

4 結束語

Modbus通信協議技術成熟，在具備TCP/IP連接的設備之間用Modbus TCP/IP通信簡單易行。本方案在瀑布溝水電站的成功應用，滿足了微機五防系統對實時通訊的要求，且經濟、靈活，程序可移植性強，對于水電站類似項目具有很高的借鑒意義。

[1]湯曉華,瞿萬軍,寧圻,等.水電站計算機監控系統與微機五防的整合設計[J].繼電器,2007,35.

TN915.04

B

1672-5387（2011）03-0009-02

2011-04-11

周業榮（1972-），男，碩士，高級工程師，從事水電廠生產管理工作。