電力生產(chǎn)計(jì)劃自動(dòng)傳達(dá)SCM控制系統(tǒng)的技術(shù)研究

宋玉龍

【摘 要】電力生產(chǎn)系統(tǒng)的SCM 的應(yīng)用是非常廣泛的，目前我們?cè)谶M(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃與控制系統(tǒng)的推進(jìn)工作，該系統(tǒng)如何與SCM 進(jìn)行對(duì)接，就成了必須解決的問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)SCM 模型的分析討論，明確了生產(chǎn)計(jì)劃在SCM 中的執(zhí)行原理，進(jìn)而成功的解決了生產(chǎn)計(jì)劃傳達(dá)給SCM 控制端的技術(shù)問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】SCM；生產(chǎn)計(jì)劃與控制系統(tǒng)；模型

Research electricity production plan is automatically communicated SCM Control System

Song Yu-long

（Kun Hebei Branch of Power Engineering Co.， Ltd Handan Hebei 056003）

【Abstract】SCM application of electricity production system is very extensive， we are now carrying out work to promote production planning and control system， how the system and SCM docking， it would have to be addressed. Through analysis and discussion of the SCM model， a clear implementation of the principles of production planning in SCM， and thus the success of solving the technical problem production plan communicated to the SCM control terminal.

【Key words】SCM；Production planning and control system；Model

1. 引言

SCM系統(tǒng)是指將CPU和RAM以及其他必要的原件燒制在一塊芯片中的信息化系統(tǒng)。SCM是上世紀(jì)80年代以來(lái)一直被廣泛應(yīng)用于機(jī)械自動(dòng)化控制領(lǐng)域中的核心技術(shù)之一。SCM可以與任何電控系統(tǒng)結(jié)合，對(duì)電力、壓氣、液壓、信號(hào)等多種系統(tǒng)進(jìn)行全面的控制。目前，電力生產(chǎn)系統(tǒng)中，從信號(hào)的監(jiān)測(cè)到設(shè)備的遠(yuǎn)控，SCM系統(tǒng)都得到了非常廣泛的應(yīng)用。

2. 控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

（1）目前的電力系統(tǒng)中，所有的SCM系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)、互鎖以及遠(yuǎn)控，最近幾年，我們又在致力研究ERP系統(tǒng)與SCM的監(jiān)控系統(tǒng)之間的對(duì)接，也就是如何讓ERP系統(tǒng)之中的生產(chǎn)計(jì)劃，直接被SCM系統(tǒng)執(zhí)行，這是管理自動(dòng)化的一個(gè)典型要求。我們?cè)谛菓?zhàn)等科幻片中，總能看到一個(gè)科幻色彩很濃厚的中控室，在那個(gè)中控室中，一臺(tái)電腦能控制所有的相關(guān)系統(tǒng)，兼顧通訊、監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)控、計(jì)劃、決策等多種功能。

圖1 SCM的基本結(jié)構(gòu)

（2）而現(xiàn)在，我們已經(jīng)在電力生產(chǎn)單位的總調(diào)度臺(tái)上，基本實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)全功能的調(diào)度主機(jī)。這個(gè)主機(jī)可以看到整個(gè)電力系統(tǒng)中的全部數(shù)據(jù)，控制電力系統(tǒng)中幾乎每一個(gè)閥門(mén)和開(kāi)關(guān)。在ERP中的生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)與SCM對(duì)接后，這臺(tái)電腦就可以根據(jù)我們的生產(chǎn)計(jì)劃對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全自動(dòng)的控制。或者說(shuō)，第一代的中遠(yuǎn)控技術(shù)，讓我們可以使用一臺(tái)電腦對(duì)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)測(cè)和控制，而在這一代的中遠(yuǎn)控技術(shù)中，我們可以通過(guò)電腦縝密和快速的分析功能，對(duì)決策層下達(dá)的操作目標(biāo)進(jìn)行分解，進(jìn)而讓SCM 分別執(zhí)行。

3. SCM 簡(jiǎn)介

（1）SCM的基本工作原理是由POWER模塊提供一個(gè)電源和一個(gè)接地，由CLOCK模塊提供一個(gè)時(shí)鐘脈沖，然后由ROM提供一個(gè)只讀的操作軟件，系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在FLASH模塊中，而我們可以通過(guò)KEY-B模塊對(duì)SCM的操作進(jìn)行一些中斷干預(yù)，SCM的運(yùn)行狀態(tài)信息顯示在LED-B或者LCD上。SCM的主要工作有兩點(diǎn)，一點(diǎn)是向SCM控制的設(shè)備發(fā)送操作指令，一點(diǎn)是從SCM連接的探頭中讀取數(shù)據(jù)，這兩點(diǎn)功能是由D-FORMAT模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而我們?nèi)绻獙?duì)SCM實(shí)行遠(yuǎn)控，就要將網(wǎng)線(xiàn)或者無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接到SCM，那么I-CARD模塊，就可以幫我們實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能（SCM的基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1）。

（2）除SEEDSCM等少數(shù)SCM產(chǎn)品安裝了通用操作系統(tǒng)之外，絕大多數(shù)SCM產(chǎn)品是裸機(jī)狀態(tài)，我們可以直接編寫(xiě)相應(yīng)的機(jī)器語(yǔ)言讓SCM執(zhí)行，而不用考慮操作系統(tǒng)的兼容性以及操作系統(tǒng)的封裝功能。而安裝了SCM操作系統(tǒng)的SCM產(chǎn)品，多半是總線(xiàn)較寬的SCM產(chǎn)品，SEED的一款SCM產(chǎn)品數(shù)據(jù)總線(xiàn)達(dá)到64位，CPU核心達(dá)到4個(gè)，運(yùn)行內(nèi)存達(dá)到了2GB，可以說(shuō)超過(guò)了市面上較多平板電腦的功能。在這復(fù)雜的一款SCM產(chǎn)品中，我們?nèi)绻麑?duì)每個(gè)硬件進(jìn)行逐一操作，顯然會(huì)大幅度增加編程工作量。于是，我們可以利用操作系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)功能，像編寫(xiě)PC程序一樣，直接對(duì)該SCM產(chǎn)品進(jìn)行高級(jí)編程。

圖2 SCM系統(tǒng)的聯(lián)合作業(yè)

4. SCM之間的聯(lián)合作業(yè)

（1）因?yàn)槲覀兪褂肧CM，最注重的是SCM作業(yè)的穩(wěn)定性。因?yàn)镾CM的軟件是燒寫(xiě)在ROM中的，所以不會(huì)被病毒程序入侵和破壞，所以SCM系統(tǒng)對(duì)機(jī)械的控制，是最為穩(wěn)定的。但是，也正式因?yàn)镾CM系統(tǒng)的小巧和最小權(quán)責(zé)問(wèn)題，導(dǎo)致SCM系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，目前世面上的SCM產(chǎn)品以8位SCM和16位SCM居多。所以，為了讓SCM承擔(dān)更加復(fù)雜的任務(wù)，我們往往將一個(gè)具體的任務(wù)劃分成若干個(gè)不同的小塊，然后讓多個(gè)SCM相互獨(dú)立的去分擔(dān)這些模塊的任務(wù)（SCM系統(tǒng)的聯(lián)合作業(yè)見(jiàn)圖2）。

（2）比如，我們一般用四個(gè)SCM模塊來(lái)完成對(duì)一個(gè)開(kāi)關(guān)的控制，監(jiān)測(cè)模塊來(lái)監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)，合閘模塊來(lái)對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行倒閘操作，存儲(chǔ)模塊用來(lái)存儲(chǔ)相應(yīng)的數(shù)據(jù)并且負(fù)責(zé)控制開(kāi)關(guān)面板對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，網(wǎng)絡(luò)模塊用來(lái)控制開(kāi)關(guān)的對(duì)外數(shù)據(jù)接口的數(shù)據(jù)傳輸。如果使用8051來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能，那么這四個(gè)模塊必須將其中一個(gè)8位讀寫(xiě)總線(xiàn)設(shè)計(jì)劃分成4位地址總線(xiàn)和4位控制總線(xiàn)，一個(gè)8位讀寫(xiě)總線(xiàn)設(shè)計(jì)成數(shù)據(jù)總線(xiàn)，然后就可以實(shí)現(xiàn)這四個(gè)SCM 的交流。

（3）監(jiān)測(cè)模塊負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)整理器收集的傳感器信息發(fā)送給存儲(chǔ)/ 顯示模塊，合閘模塊負(fù)責(zé)根據(jù)存儲(chǔ)/ 顯示模塊發(fā)來(lái)的指令進(jìn)行倒閘操作，網(wǎng)絡(luò)模塊負(fù)責(zé)收發(fā)外網(wǎng)數(shù)據(jù)，根據(jù)外網(wǎng)的需求向外網(wǎng)發(fā)布必要的開(kāi)關(guān)狀態(tài)信息，而存儲(chǔ)顯示系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)全部的信息進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)，并向總線(xiàn)發(fā)布控制指令和必要的反饋信息。這一個(gè)采用了4SCM系統(tǒng)的機(jī)器，還存在一個(gè)功能，就是相互喚醒和重置的功能，如果其中一臺(tái)SCM運(yùn)行不健康，那么其他的SCM可以對(duì)其實(shí)行RESET，以獲得其比較健康的運(yùn)行狀態(tài)。

5. 生產(chǎn)計(jì)劃控制SCM 的要點(diǎn)

（1）因?yàn)樯a(chǎn)計(jì)劃的統(tǒng)觀(guān)性，而目前的SCM系統(tǒng)只會(huì)識(shí)別啟動(dòng)、停止、閉鎖等簡(jiǎn)單的信號(hào)，這也就導(dǎo)致生產(chǎn)計(jì)劃必須經(jīng)過(guò)分解才可以被SCM系統(tǒng)識(shí)別和執(zhí)行。我們也就需要一個(gè)設(shè)備，來(lái)分解這一指令。舉例來(lái)說(shuō)，如果我們下達(dá)一個(gè)冷卻水回水溫度不能高于55攝氏度的生產(chǎn)計(jì)劃，那么，系統(tǒng)就會(huì)將這一計(jì)劃進(jìn)行分解，繼而將散熱塔風(fēng)扇的控制系統(tǒng)、散熱塔淋水閥片的控制系統(tǒng)、冷卻水打水泵和回水泵的控制系統(tǒng)參數(shù)都加以修改，如果回水溫度高于指定值，我們的系統(tǒng)會(huì)根據(jù)我們?cè)O(shè)置的優(yōu)先狀態(tài)，對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于優(yōu)先狀態(tài)的解讀上，我們的ERP系統(tǒng)也可以下達(dá)最高啟用的散熱塔數(shù)量，散熱塔淋水水量控制指標(biāo)等要求，如果要求的數(shù)據(jù)在理論上可以執(zhí)行，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)分析執(zhí)行方案，由總調(diào)度進(jìn)行授權(quán)確認(rèn)后，系統(tǒng)就可以執(zhí)行，如果系統(tǒng)無(wú)法得出可執(zhí)行方案，那就會(huì)拒絕這一指標(biāo)要求的修改。目前因?yàn)镾CM控制系統(tǒng)不完全是由SCM來(lái)完成的，在DB系統(tǒng)，IIS系統(tǒng)等計(jì)算量較大的系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)上，我們都是采用的機(jī)架式的工控機(jī)或者服務(wù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，而ERP系統(tǒng)向SCM系統(tǒng)下達(dá)任務(wù)計(jì)劃的時(shí)候，以及SCM系統(tǒng)在分解任務(wù)計(jì)劃的時(shí)候，都是在這些工控機(jī)和服務(wù)器中完成的，這基本上并不影響SCM系統(tǒng)的原有硬件架構(gòu)。

（2）在SCM的軟件實(shí)現(xiàn)中，特別是在存儲(chǔ)模塊的軟件實(shí)現(xiàn)中，我們必須增加一組功能，也就是時(shí)鐘同步、任務(wù)計(jì)劃及觸發(fā)。因?yàn)橐酝腟CM的觸發(fā)方式多數(shù)為中斷式觸發(fā)，也就是在檢測(cè)端出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)的時(shí)候，或者的合閘端的KEY-B輸入指令的時(shí)候，或者是在網(wǎng)絡(luò)端接收到動(dòng)作指令的時(shí)候，系統(tǒng)才會(huì)出現(xiàn)斷路或者其他倒閘操作。現(xiàn)在，我們?nèi)绻鶕?jù)既定的任務(wù)模式來(lái)進(jìn)行操作，就必須做到在時(shí)間到達(dá)某一個(gè)點(diǎn)時(shí)，觸發(fā)這個(gè)操作。這個(gè)時(shí)間順序控制的功能，我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)新的硬件模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以在服務(wù)器端直接分解，也可以讓存儲(chǔ)模塊直接實(shí)現(xiàn)。因?yàn)樘砑有碌挠布赡軙?huì)造成原有模塊的報(bào)廢，服務(wù)器端的分解方式，因?yàn)闋砍兜絇C系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，所以也不建議采用，這里重點(diǎn)討論的是在存儲(chǔ)模塊添加功能的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能。因?yàn)槿绻窃诖鎯?chǔ)模塊直接實(shí)現(xiàn)這一功能，我們只需要更換其中一片ROM 就可以實(shí)現(xiàn)了。

（3）時(shí)鐘同步是在系統(tǒng)原有的時(shí)鐘模塊上，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)模塊接收的周期性時(shí)鐘確認(rèn)信息，對(duì)系統(tǒng)的時(shí)鐘信息進(jìn)行確認(rèn)。也就是說(shuō)，我們需要通過(guò)這一功能讓所有的系統(tǒng)時(shí)鐘處于同一個(gè)值，這樣我們才可以實(shí)現(xiàn)任務(wù)的分解。任務(wù)計(jì)劃是在FLASH中開(kāi)辟一塊區(qū)域，存儲(chǔ)一段時(shí)間以?xún)?nèi)的時(shí)序指令，當(dāng)系統(tǒng)時(shí)鐘到達(dá)這一時(shí)序點(diǎn)時(shí)，這個(gè)指令會(huì)被自動(dòng)觸發(fā)。當(dāng)時(shí)鐘同步和計(jì)劃任務(wù)觸發(fā)程序被重新燒寫(xiě)入這一系統(tǒng)時(shí)，這一系統(tǒng)就完全可以執(zhí)行從SCM的中央控制端發(fā)來(lái)的指令了。

6. 結(jié)束語(yǔ)

SCM系統(tǒng)是工業(yè)控制的最基礎(chǔ)系統(tǒng)，因?yàn)橛辛薙CM的存在，工業(yè)自動(dòng)化才可以成為現(xiàn)實(shí)。在電力生產(chǎn)的領(lǐng)域，我們通過(guò)對(duì)SCM的不斷延伸開(kāi)發(fā)，使得電力生產(chǎn)自動(dòng)化的推進(jìn)工作得以有條不紊的進(jìn)行。也將SCM的潛力做盡可能深入的發(fā)掘。

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