Citect組態軟件在實訓變電站中的應用

孫巍巍

摘要：為了提高變電站從業人員的實際操作能力和解決實際問題的能力，介紹了關于Citect SCADA組態軟件在模擬變電站實訓系統中的應用，重點介紹了Citect的通訊設置、變量標簽的定義、組態界面的組成以及Cicode語言的編程，最后介紹了Citect的通訊接口DDE。本系統通過二次連線將保護裝置、安全自動裝置、交直流設備、配電裝置按實際接線聯系起來，搭建了一個與實物環境一樣模擬實訓系統。本系統通過直觀、友好的組態畫面，能夠使學員快速掌握變電站的操作要領，從而提高其操作技能。

關鍵詞：Citect； 模擬變電站； 可編程控制器； Cicode

中圖分類號：TP3095 文獻標識碼：A文章編號：2095-2163（2013）06-0101-04

0引言

隨著中國經濟的快速發展，對能源需求也越來越大，電力作為最終的能源產物，其穩定性和安全性受到日益嚴峻的考驗，加之電網規模的不斷擴大，設備的陸續更新，對于電力變電站來說，應對挑戰至關重要的一步就是培養一支快速高效的從業人員隊伍，在實訓過程的模擬操作環境中使其精湛掌握變電站的裝置設備，旨在盡快提升就業人員在設備運轉過程中的實際操作能力，進而增強其面對問題時的實際應變能力。因此，該方面的相關研究即已成為當前的一個重要方向。

基于上述目的，本系統通過二次連線將保護裝置、安全自動裝置、交直流設備、配電裝置按實際接線聯系起來，搭建一個與實物環境相同的模擬實訓系統。整個系統下位機采用三菱公司的Q系列PLC作為變電站一、二次設備聯動、互鎖的控制器，上位機以澳大利亞悉雅特公司的Citect軟件設計組態畫面以及編寫程序，上位機與下位機采用TCP/IP通訊；在上位機軟件部分，變電站的組態控制軟件與實訓教師管理軟件選擇了通用的DDE接口，完成了實訓教師對學員的操作培訓以及評分。其完整的功能可描述為：故障的設定以及排除、閘刀的聯動互鎖、狀態的顯示、評分計算等。

1Citect組態軟件介紹

Citect組態軟件由澳大利亞悉雅特公司研制開發，是目前最為流行的工控軟件之一，具有優秀的網絡功能以及強大的互連能力，能兼容ABB、GE、MOX等多種TCP/IP、OPC協議，可以與現場多個不同的控制系統進行數據通訊傳輸控制。同時，其自帶的豐富圖庫還可將各道工序、控制參數直觀地顯示出來，并且對不同控制系統間的控制畫面進行了高度統一化的呈現，由此而有效地降低了控制系統存在的風險，并提高了系統的可靠性。Citect主要配置是Server（服務器）/client（客戶端），其中Server（服務器）互為冗余，Client可以有多個；Server（服務器）需要設置I/O Server等通訊參數。在顯示畫面時，Client客戶端通過Ethernet可讀取Server服務器上的數據，而Server（服務器）也可以作為畫面顯示操作員站。采用Cicode可以進行語句編程，其中的數據類型則包括了實型數值數據、整型數值數據和開關量狀態數據等簡單變量以及標簽、報警、實時歷史趨勢等復雜變量[1-2]。

2變電站實訓系統組成

變電站模擬實訓系統共有八個電氣柜、下位機PLC控制器、上位機Citect SCADA數據采集與監控組態軟件以及實訓教學管理軟件組成。其中，電氣柜主要由一號主變、二號主變、220KV線路1輸入/輸出、220KV線路2輸入/輸出、220KV旁路、220KV母聯、110KV設備、35KV線路、10KV主變等組成。通過對模擬裝置斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器、備自投等設備的配置，實現了對三相流變、重合閘、負載開關投切、母差流變、差動保護、開關儲能等功能的模擬仿真，再通過分段分閘電流的顯示、事故音響的反饋、聯動負載開關投切位置的顯示、線路的重動等，綜合判斷學員的實際操作能力[3-4]。系統框圖如圖1所示。

在系統中，PLC采用三菱公司生產的Q02H型號，帶有以太網通訊接口，并可支持4 096個節點，所有的節點通過級聯的方式串聯起來。而且，該款PLC支持結構化編程，內置標準的RAM及ROM，采用USB編程接口，能支持100M以太網。上位機通過WEB SERVER模塊，直接監控PLC，實現了程序監控、讀寫等遠程維護功能。

3變電站實訓系統的實現

在變電站實訓系統的設計中，采用了Citect SCADA組態軟件，對每一個功能模塊設計一個組態畫面，通過頁面的切換，實現對所有功能的操作測試。其中，組態畫面有：系統接線總畫面，220KV進線畫面，220KV出線畫面，220KV母聯畫面，220KV旁路畫面，220KV 1號主變畫面，220KV 2號主變畫面，110KV設備畫面，35KV線路畫面，以及用于狀態監控的光字牌畫面。在組態畫面設計中，可以采用Citect軟件本身帶有的圖符集，并且也支持位圖。通過控制組態畫面里的標簽變量，完成系統的各個功能。在系統內，主要采用變量標簽，由于涉及的控制量均為開關量，在設計數據類型上，即都選擇了digital類型，而對變量標簽的地址，則應與PLC地址保持一致。通訊采用MELSECQ協議，這是日本三菱電機公司的通訊協議，在Citect組態軟件中，通過設置端口名稱以及以太網參數設置，即可實現與三菱PLC的通訊。

3.1Citect通訊設置

Citect能和具有通訊口或數據通道的任何I/O設備通訊，包括可編程控制器（PLC），通過直接和I/O設備通訊，使得數據在設備與控制系統之間傳輸。在Citect通訊設置中，對于每一個Citect工程，都必須至少定義一個I/O Server。而且，對于在Citect中用到的每一個I/O Device都必須配置正確的通訊協議，并進行通訊參數的相應設置。可以通過選擇快速I/O設置向導，按有關步驟依序進行。此處創建I/O服務器，將其命名為IOServer，再[下一步]新建I/O設備，由于采用了三菱公司的Q02H型號PLC，故命名為q_plc，選擇的I/O設備類型為外部I/O設備，選用的驅動即為三菱Mitsubishi中的Melsec Q/QnA series下的Ethernet （TCP/IP），在其下的IP地址中，應與PLC中設置的IP地址相同，故為192.168.0.2，通訊板上的端口則為5002。

3.2變量的設置

變量標簽是定義在I/O Device和Citect I/O Server之間數據傳輸的載體。每一個變量標簽都有自己的變量名，相應的數據類型以及地址。在這里，由于涉及的數據量大部分是針對與PLC交互的，因而變量的類型主要分為PLC輸入的變量、PLC輸出的變量、中間變量。對于輸入輸出變量標簽，地址應與PLC的I/O地址相一致。具體地，可以通過點擊添加、替換、刪除等按鈕，實現對變量標簽的增加、修改、刪除操作[5]。此外，對于數目較大的變量標簽，可以采用Microsoft Excel工具添加標簽，打開＼Citect＼User＼工程文件名＼下的Variable.dbf即可。

3.3Cicode語言

在Citect組態軟件中，支持Cicode和VBA兩種語言。其中，Cicode是一種簡單易用的計算機編程語言，是針對工廠自動化監控而專門設計的一種結構化語言，其變量的定義類似C語言，而語法則類似Visual Basic語言。使用Cicode，用戶可以直接實時訪問Citect工程數據庫中的所有數據變量，如變量標簽、報警、趨勢以及報表等，也可以控制組態頁面上的符號、趨勢和按鈕等動態組件，還能支持多任務、多線程和遠程調用[6]。通過Cicode語句，可以實現單獨使用菜單工具或某一單獨函數而無法完成的復雜操作。

3.4一次系統接線監控畫面

在設置完成通訊參數和變量標簽后，可以進行組態畫面設計。如圖2所示，一次系統接線監控畫面主要包括220KV線路監控畫面，110KV線路監控畫面，35KV線路監控畫面以及切換畫面等。在設計畫面上，通過不同的顏色區分不同的控制部分，如220KV線路，包括母聯和旁路以及一號和兩號主變，均采用褐色；而110KV設備線路，采用了紅色；35KV的線路則采用了綠色，對于10KV主變，即采用了黑色。在組態畫面上，通過右下方的按鈕鏈接，可以實現頁面的切換。

3.5回路監控畫面

在每一個組態畫面上，通過右下方的按鈕鏈接，跳轉到相應的回路監控畫面。回路監控畫面包括220KV母聯、220KV旁路、220KV 1#主變、220KV 2#主變、110KV設備、10KV線路、35KV線路、35KV分段等組態畫面。

每一個組態畫面，都有正母閘刀、副母閘刀、接地閘刀以及SF6閉鎖分閘，由于正副母閘刀不能同時合上以及接地閘刀和SF6閉鎖分閘刀不能同時合上，存在互鎖功能。設計時，在組的屬性訪問欄里，通過邏輯組合，設定互鎖功能[7]，如對110KV設備組態畫面的7 031正母閘刀進行互鎖，即禁止訪問的條件為：m535=1 or m536=1 or m537=1。其中，m535、m536、m537分別為副母閘刀、接地閘刀、SF6閉鎖分閘刀的狀態。通過函數toggle（），實現組態畫面閘刀的開合動作。

對于比較重要的，如SF6閉鎖分閘刀的開合，通過內嵌Citect集成的Cicode函數，實現動作確認的人機界面，以防操作員出現誤動作。其函數為FUNCTION tt（STRING sTAG，STRING sHINT1，STRING sHINT2）。函數中，sTAG代表要觸發的變量標簽，sHINT1和sHINT2代表提示。具體代碼為：

3.6狀態顯示光字牌的設計

在測試操作的同時，通過光字牌顯示來監控系統各個I/O節點的狀態，包括流變的顯示。當進行某一操作時，相應的光字牌上就顯示紅條框。而光字牌也是通過讀取變量標簽的狀態來進行顯示，還可通過右下角的按鈕翻看下一頁的狀態顯示，如圖4所示。

4通信功能

在CITECT組態軟件與實訓教師管理平臺的通訊方式上，采用目前較為流行、更為常用的DDE數據交換，主要適用于對數據交換要求不是很高的情況。而且，DDE數據交換既可以在本地計算機上，也可以在同一網絡的不同計算機上。而Citect組態軟件既可以做DDE服務器，也可以做DDE客戶端。此外，在基于delphi軟件開發的實訓教師管理平臺內，通過調用DDE實現內部數據的交換，調用的格式如：|！。

5結束語

本文通過Citect組態軟件在變電站實訓系統中的應用，簡潔扼要地介紹了系統的組成、Cicode函數的編寫以及通過DDE數據實現管理平臺與控制系統之間的數據交互。通過直觀友好的組態畫面，使學員能快速掌握變電站的操作要領，進而提高其相應的職業操作技能。

參考文獻：

[1]楊賢昭，程耕國，朱曉波.工業組態軟件Citect的應用研究[J].武漢科技大學學報，2003，26（3）：285-287.

[2]鄭小虎，蔡翔石，姜麟.采用Citect實現基于B/S結構的工業監控系統[J].昆明理工人學學報，2001（1）：36-39

[3]李鐵玲，路文梅.模擬變電站實訓基地的建設[J].河北工程技術高等專科學校學報，2005（4）：219-223.

[4]電氣工程系.模擬變電站實訓計劃指導書，河北工程技術高等專科學校，2005：87-91.

[5]Citect Technical Overview.Ci Technologies Pty.Limited，1996：36-38.

[6]Citect組態培訓手冊.Ci Technologies Pty. Limited.2002：213-217.

[7]編委會.220（110）KV變電站典型設計實施方案編制和推廣應用手冊，中國電力音像電子出版社，2006：113-116.