電調Scada 前置通訊技術及應用

曹 陽

（重慶鋼鐵股份公司能控中心，重慶 401254）

1 引言

通訊技術在現代自動化系統中不僅是下位機采集現場數據的重要技術，也是上位機采集下位機或者現場數據的重要手段。沒有通訊就談不上自動化，就談不上數據處理和分類、乃至是自動化系統的運用。目前，重鋼的通訊技術也日趨成熟，在生產的后備技術中扮演著一個重要的角色，本文就以前置通訊技術及在重鋼scada 系統中的運用進行闡釋。

2 RTE

2.1 RTE 的概念

RTE（Real Time Environment）是一個實時運行環境。它為其它運行管理(如實時數據庫管理，人機界面管理等)及具體應用(重鋼電調實時監控,電能量管理系統，調度員培訓模擬系統等)提供一個運行環境；也為不同等級的用戶(應用開發員,系統管理員，系統操作調度員) 提供一個良好的開發運行環境。

所謂環境，指的就是一整套的管理進程和一整套的服務以及一整套的管理操作畫面。

從廣義上說，RTE 是一個包在計算機操作系統外面的一個管理系統；它管理監視整個運行系統中的系統級進程(RTE 各個進程,控制臺進程等)、用戶系統、BOB、網絡、設備等“資源”，為用戶提供一個良好的運行開發環境。

2.2 RTE 的主要功能

RTE 提供無差錯的成組廣播通訊服務，每個工作站使用成組廣播方式發送報文時每個報文都帶有順序號，且保存一定數量的已發過的報文。每個接收報文的工作站都要校驗報文的順序號是否連續，若連續則處理收到的報文；若順序號不連續，則向發出報文的工作站發出詢問報文，請求重傳丟失的報文。任何一個工作站收到詢問報文之后，從被保存的報文中選出被請求的報文發給發出請求的工作站。

RTE 提供簡單明了的API(應用編程接口)；其API 所需的參數為：傳送數據的緩沖區首地址的指針，傳送數據的長度以及聯結名(如“RTE”)；使用該API 的程序只要在編程時說明有關的頭文件，編譯聯結時說明有關的庫文件即可。

2.3 RTE 事件管理

2.3.1 事件的注冊管理

當BOB 實例啟動時，必須向RTE 注冊，其注冊的內容是：該BOB 實例可以處理哪些事件，哪些事件是應該被主BOB 及備用BOB 實例處理，哪些事件是應該被鏡象BOB 實例處理。

事件注冊管理記錄每個被注冊的事件都有哪些BOB 實例注冊此事件，作為今后事件管理分發事件的唯一依據。

事件注冊管理向RTE 發出“報告BOB 實例狀態”事件，以報告該BOB 實例已經激活。

事件注冊管理進程每個工作站只有一個，且只處理本工作站的BOB 實例發出的注冊事件；該注冊事件不發往其它工作站。

2.3.2 事件的接收管理

a.每個工作站應有一個事件的接收進程。

b.該進程接收其它工作站通過成組廣播方式以及點對點方式發來的事件。

c.該進程對收到的事件采取以下方式處理。

d.若是點對點方式發來的事件可以馬上掛到目的BOB 實例所在的系統事件處理隊列上。

e.若是重要級的事件可以馬上掛到系統事件處理隊列上。

f.若是BOB 級事件應分發到除系統事件之外的其它用戶系統的接收處理隊列上。

2.3.3 事件的接收與分發

每個工作站的每個系統都應有一個事件管理進程。事件管理進程處理事件的接收與分發。該進程接收該系統所屬的BOB 實例往外發送的事件并接收本工作站其它系統以及其它工作站發來的事件，根據事件注冊記錄將事件發往本系統所有注冊該事件的BOB 實例進程。事件總線和BOB 之間的邏輯結構圖，如圖1。

圖1 事件總線和BOB 之間邏輯結構圖

事件總線通過事件驅動機制進行BOB 數據交換和通信，應用中多數BOB 都是通過這種方式進行數據交換。事件總線由RTE 的事件管理功能完成。還有一些應用直接通過使用其他BOB 處理后的數據來進行通信，我們稱之為數據總線通信。一般情況下，每個BOB 的數據是不能被其他應用使用的，所以這種方式的數據交換一定要有同步機制保證數據的完整性和一致性。

2.3.4 系統監視管理

系統管理程序（system manager〕監視其它所有的工作站，若發現某個工作站故障，則改變在有關數據結構中該結點所屬的所有元素（系統，子系統，BOB〕的狀態；將其它結點上與該故障結點的元素配對的元素（子系統，BOB）設置為相應的狀態（即由備分態設為在線態）。

位于各個工作站上的管理程序監視在該工作站上的所有的激活態BOB。若某個BOB 故障，則認為該BOB 所在的子系統故障，則改變在有關數據結構中該子系統及所屬的BOB 的狀態（即設置故障態）并對故障子系統所屬的BOB 進行善后處理；并將其它結點上與該故障子系統同一工作組的配對的子系統及所屬的BOB 設置為相應的狀態（由備分態設置為在線態）。

3 前置數據采集軟件

3.1 前置數據采集軟件主體結構

在重鋼新區電力調度前置數據采集中采用了兩個BOB 的結構：（1）SERBOB。它負責與對端子站建立鏈路，I/O 讀寫、規約處理，不涉及對數據庫的操作，因此可實現數據庫修改時，進程不停、鏈路不斷。（2）TELBOB。它負責對數據庫的維護操作，便于安裝和同步，保證數據庫的一致性。同時接收人機指令，修改數據庫，發送命令到SERBOB。下面是RTE和兩個BOB 的結構邏輯圖,如圖2。

圖2 RTE 和BOB 的結構邏輯圖

3.2 前置數據采集軟件功能結構

重鋼新區的scada 實時監控系統的數據采集服務器有2 臺，他們都并列運行，實現負載均衡。正常運行情況下，每臺數據采集服務器承擔部分數據采集任務。每臺數據采集服務器都配置數據采集進程和數據采集數據庫。按照利于管理、維護簡單、避免頻繁切機的原則對RTU 制定了負載分配表。負載分配表可以由用戶自定義（初始設定由維護系統自動完成），正常情況下，根據負載分配表，鏈路首先會運行在優先等級最高的節點。

當數據采集服務器故障或數據采集進程故障時進行任務切換。在并列運行的數據采集服務器中，有一臺服務器被系統任命為管理者，另一個服務器為被管理者，管理者服務器的telbob 進程行使指揮調度權，負責數據采集任務的分配和管理。當某個節點故障時，該節點的數據采集任務由其它節點承擔，鏈路也會根據負載分配表逐級實現自動切換。

前置通訊采集軟件的一個功能結構如圖3。

圖3 前置通訊采集示意圖

3.3 前置數據采集軟件功能說明

（1）具有并列運行及切換功能，多機互為備用，大大增強了數據采集功能的可靠性。

（2）具備對實時數據的實時響應功能，使得通信數據具備實時性。

（3）具有完備齊全的規約庫，可以對各種遠動規約及其他規約進行處理

（4）具有實用、簡單、方便和高效的雙邊表維護工具。

（5）各條鏈路之間相互獨立，各條通信鏈路的性能和類型可以隨通信的要求而各不相同，并且可以動態修改。

（6）具有豐富的監視工具。可以對通信的每一條鏈路進行詳盡的監視，也可以對一條鏈路上的每一個廠站進行詳盡的監視，還可以對通信中的每一個數據點進行動態跟蹤，而且可以對每一條鏈路上的源碼數據進行監視。

（7）具有豐富的控制工具。可以對通信的每一條鏈路進行啟動、停止、重起和切換操作，還可以對數條鏈路進行一次性啟動、停止和重起操作。

（8）具有功能豐富、使用方便的維護工具。可以對每一條通信鏈路進行方便的調試和測試。

4 結束語

在智能化變電站應用系統中，scada 前置通訊起著非常重要的作用，可以說沒有前置通訊，后面的PAS 系統、DTS 系統、AGC 系統等都是無法完成其功能效果的。通過前置通訊把數據采集到主站scada 中來，完成了一系列的不必要的手動工作，方便了調度員對現場的實時監控，為調度提供了可靠、穩定的保障。

[1]謝希仁.計算機網絡技術[M].北京：電子工業出版社，2003.

[2]王成良.數據技術及應用[M].北京:清華大學出版社.2011.

[3]Klaus-Peter Brand。變電站自動化[M].北京：中國電力出版社.2009.