水電廠自動化監控系統組態模式的分析及研究

陳金星

（福建電力職業技術學院，福建 泉州 362008）

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水電廠自動化監控系統組態模式的分析及研究

陳金星

（福建電力職業技術學院，福建 泉州 362008）

目前，隨著社會經濟的大力發展，電力需求越來越被提到議事日程，對電能質量和供電可靠性也提出了更高的的要求。如何監控水電廠的自動化運轉也是我們必須要探討研究的內容。本文從分析國內外水電廠計算機監控系統的結構和模式入手，以PLC作為現場級的控制設備,結合水電廠監控系統的實際情況以及水電廠的特點，設計出一套組態軟件系統。對水電廠的正常運轉起到了很好的作用。

水電站；計算機監控系統；現地控制單元；可編程控制器

我國對水電站計算機監控技術的研究和開發，大約始于20世紀80年代初期。當時國家布置了大量的科學研究和試點，在國內開發的多機分布式控制系統，成為我國第一套水電廠計算機監控系統。到20世紀90年代初，計算機遠程監控系統進行了系列試點，通過試點，嘗試了計算機技術在水電站監控系統中的應用，初步形成了幾種先進的推薦模型，達到了實際運用水平，培育了一組從事水電站計算機監控系統的科研、設計、安裝、運行和維護的工程技術人員，并積累了寶貴的經驗。由于現場總線通信協議標準的多樣性，很難統一，使其不能滿足這些性能要求。互聯網由于其具有傳輸速度快、容量大、網絡拓撲結構靈活、成本低等特點，在企業和行業得到了大規模的應用。這項技術已成為電氣集成自動化中的無縫通信的最佳選擇。隨著互聯網十技術的快速發展，以及網速的快速提高，全雙工通信和交換技術的發展，對工業通訊設備提供了良了的基礎。利用嵌入式軟件和硬件，工業互聯網技術在單片機系統中也被稱為嵌入式互聯網。國外電力設備供應商已經介紹了基于嵌入式互聯網微處理器的保護和控制設備，國內電力設備制造商開發的新的綜合自動化系統，嵌入式互聯網成功地應用于二級保護控制裝置和嵌入式互聯網是綜合自動化系統在海灣級通信電網的必然發展趨勢。

監控組態軟件可按應用領域分為通用組態軟件和專用組態軟件兩方面。通用組態軟件可以應用在電力、化工、石油、交通、建筑等領域，由于不同領域的應用不同的監測點，但系統的結構和基本原理都是相同的。只要根據實際使用不同系統的具體特點，設計出具體的解決方案就可以了。特定的配置軟件開發的一個特定的區域開發一個單位。然后它包含測試點是具體的。而且各種關系也很有針對性。長期以來，我國的配置軟件市場是國外產品的主導作用，國產配置軟件的比例不高。開發自己的配置軟件不僅要向他人學習，而且要有自己的想法，盡量減少后續，突出客戶需求的特點為中心，積極創新。因此，開發系統組態軟件在變電站組態軟件設計中的應用具有重要的現實意義。

1 需求分析與系統設計

1.1 組態軟件

組態王是基于網絡模式提出的，依托互聯網，改變了客戶服務器模式，對于通訊數據庫和報警功能都基于Internet的TCP/IP協議，通過網絡協議，能夠為用戶提供不同的硬件和軟件的操作能力。PC機與多臺遠程計算機交流（遠程節點）通過TCP/ IP網絡協議。組態王的網絡結構作為柔性結構一種，通過應用程序按照一定的協議分配給多個服務器，既可以提高網絡結構的能力，大大提高整個系統的通訊性能。用戶可以根據系統的需求建立一個特殊的I/O服務器、報警服務器、歷史數據服務器、登錄服務器和Web服務器等。

1.2 硬件模塊單元

（1）模擬量輸入模塊。三相交流數字智能變送器主要由隔離傳感測量、數字信號處理和通信控制組成。通過計算檢測量的交流電壓和電流真實有效值和出口量值，具有很高的可靠性和穩定性，克服了傳統的模擬發射機溫度漂移和長時間的熱身缺點。

（2）開關量輸入輸出模塊。開關量的輸入和輸出是無源常開節點，在惡劣環境下的電力系統中的電流強電磁干擾所需的所有輸入和輸出通道的光電隔離和高電壓隔離。

（3）工控機模塊。工業控制計算機模塊已廣泛應用于工業控制計算機（IPC）作為工業領域的所有硬件模塊的運行平臺。工業控制機IPC-610PCI，ISA接口、串口、并口、USB接口等外部接口，方便根據各種實際需要的功能擴展。此外，針對惡劣環境（如沖擊和振動）的設計可以調整分層，可以保護插入的是一個和一個卡的抗沖擊和振動。其前置式抗沖擊硬盤支持，可支持高達5的硬盤驅動器，滿足工業領域的高容量需求。IPC卡全長pca-6003vCPU（1G的賽揚處理器，內置的圖形，128msdram內存，支持VGA/SCSI/互聯網，內置看門狗模塊），在pca-6114底卡（槽14/9/4/1是PCICPU）和ps-260-610e（A-T型交直流功率260W），為用戶提供理想的計算控制平臺。

1.3 PLC簡介及選型

可編程控制器是計算機技術與傳統控制技術結合的產物，是以單片機和微機控制器為基礎，以微處理器為核心，采用循環掃描原理，以單片機為核心的新型控制器，研制開發了一種新型控制器，并將其應用于單片機控制系統中，是一種新型控制器，是一種新型的微機控制系統。主要結構是中央處理器，I/O單元，單元和特殊的程序員（智能）I/O單元。

2 組態網絡設計與實現

2.1 組態網絡結構

在網絡系統組成中，站點的項目路徑必須充分共享給用戶在網絡上，方便項目站點的網絡配置。該項目在遠程站點上的文件夾的路徑必須設置為完全共享，或將出現在開發系統中讀取遠程變量失敗的現象。必須設置為“網絡化遠程站點的網絡配置組態王工程”。

（1）配置網控服務器。①網絡參數配置。進入網絡控制服務器網站項目瀏覽器，打開網絡參數配置對話框，選擇“網絡化”模式。在主機節點的名稱中輸入機器的計算機名稱或IP地址。網絡參數設置為默認值。②配置節點類型。在“節點類型”對話框中，選擇“本機是登錄服務器”，“這臺機器是I/O服務器”，“這臺機器是報警服務器，”這臺機器是歷史服務器“和”歷史數據備份選項。

（2）配置客戶機站點。以“客戶項目”客戶網站為例，在項目的左側瀏覽器中選擇“站點”標簽，進入網站管理界面。在左側列表中的鼠標右鍵列表的列表中，彈出快捷菜單，選擇“新建遠程站點”，彈出“遠程節點”對話框。單擊“讀節點配置”按鈕選擇遠程項目路徑。在客戶工程瀏覽器上，打開“網絡參數”配置對話框，選擇“連網”模式。在主機節點名中輸入本機的IP地址，網絡參數按照默認值。節點類型在節點類型對話框中，在“登錄服務器”列表中選擇“192.168.1.101”作為本機的登錄服務器。選擇“客戶配置”頁，選中“客戶”選項，在各個服務器的選項列表中進行選擇，選擇的選項表明本機作為I/O服務器、報警服務器、和歷史記錄服務器“192.168.1.101”的客戶端，可以遠程引用和訪問網控服務器站點上的變量和實時數據，也可以訪問到該站點上保存的報警和歷史記錄信息和數據。配置完成后，單擊確定按鈕，完成該客戶機站點的網絡配置。工程瀏覽器的“站點”界面上出現了一個“192.186.1.101”的信息，點擊“數據詞典”，可以直接看到遠程“西洱河一級電站”上的變量。從而完成了整個企業網絡系統的配置，可以在每個客戶端通過遠程變量引用和寫回、分布式報警參考和分布式歷史數據訪問客戶端開發項目在遠程監控的發電機運行狀態，在資源調度和優化的過程中，企業實現監控和管理的一體化。

2.2 遠程站點數據引用

在和遠程主站點連接完成以后即可對遠方的數據進行引用及操作，比如對主站的“二號機組出口電壓”進行引用。

3 結論

本文在對水電廠計算機監控系統研究的基礎上，提出了一種合理設計方案，并給出了實現方法。在某水電廠計算機監控系統設計與實現的基礎上，對水電廠計算機監控系統的設計與實現進行了研究。通過對計算機監控系統模型、現場控制單元和通信系統的開發，設計了水電站計算機監控系統。水電站計算機監控系統采用開放系統，分布式層次結構系統由電站控制級和現場控制單元（LCU）水平。在分析水電廠計算機監控系統的功能和性能基礎上，對系統的主要功能模塊的設計與實現進行了研究。將多個功能模塊組合在一起，形成變電站的自動組態軟件系統，可以發揮組態軟件在類似于變電站的監控軟件中的應用。通過引入新的技術和新的規范，為監控組態軟件的開發提供了更好的支持。

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