水電廠計算機監控系統通訊方式研究

夏江庭

摘要：隨著社會進步以及經濟發展，科技水平顯著提升，計算機監控系統普及應用，其可謂全面集合數據庫技術與計算機網絡技術、數字電子技術與計算機圖形技術、自動化控制技術等多元化專業學科于一身的綜合性集成系統，在各行業發展中占據十分關鍵應用地位。本文將針對水電廠計算機監控系統具體的通訊方式進行簡要探討。

關鍵詞：水電廠 監控系統 通訊 方式研究

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）06-0000-00

1 前言

通常而言，在實際的水電廠計算機監控系統運行進程當中，一般選用的是分布采集并集中進行處理的相關模式，也就是說讓現場各臺設備實現具體信息的獨自采集，而后基于通訊手段應用向監控計算機傳輸數據信息，展開處理分析，與此同時，現場設備能夠完成對來自于計算機設備的控制命令的全面接受，便于通過監控計算機監視及控制并管理水電廠設備日常運行狀態。由此可見，實現現場設備跟監控計算機相互間的準確實施穩定通訊是保障水電廠計算機監控系統可靠工作的重要基礎內容。在系統日常運行進程當中，時常會出現因為通訊故障導致監控系統備受威脅甚至癱瘓，影響著水電廠系統的安全穩定，基于此，需因地制宜地合理選用正確通訊手段，完善水電廠計算機監控系統的優化應用。

2 簡述水電廠計算機監控系統通訊方式

縱觀可知，在水電廠計算機監控系統運用中，基于多元化通訊手段應用，能夠將分散在現場的設備及相關監測儀器跟計算機監控有效連接起來，其中，包括變送器以及傳感器、現場單元以及PLC等各項設備。就目前的情況來看，水電廠各個設備相互之間進行的通訊行為均是通過采用串口通信模式實現的，其是在設備相互間基于地線以及數據信號線、控制線等應用，根據位完成數據傳輸的一種主要通訊手段。結合現場設備實際通訊情況，根據其數據鏈路層以及物理層的差異進行通訊方式合理劃分。

2.1 簡單串口通訊

一般地，通訊方式物理層通常所使用的是RS485或者是RS232、RS422。相較而言，RS485實際應用范圍是最廣泛的，此類通訊手段物理層能夠組合使用差分接收器與平衡驅動，頗具良好的抗噪聲干擾特性；最多可以支持32個節點；其通信距離最大能夠達到1219米；傳輸速率最快可達10Mbps；使用雙絞線實現相應的傳輸行為，所采用通訊線纜間隔成本低廉，設備借口設施價格經濟。簡單串口通訊手段數據鏈路層擁有較為簡單的通訊協議，多數協議開對于MODBUS-RTU標準協議均有著良好兼容性，加之因為MODBUS協議屬于是一主多從協議類型，進而全部通訊均是通過主設備完成發起的，基于輪詢方式應用進行數據傳輸，錯誤重傳機制以及差錯控制機制欠缺一定完善性，導致實際傳輸效率相對較低。因為此類通訊手段自身結構十分簡單，頗具最佳性價比，適合用在通訊質量要求比較低的現場設備監控中。簡單串口通訊示意圖1所示。

2.2 現場總線通訊

現場總線主要指的是將自動化系統及智能現場設備有效連接在一起的雙向全自動多站式通信系統，其關鍵作用在于針對工業生產活動現場控制器以及執行結構、智能儀表儀器等現場設備相互間信息進行傳遞的問題展開優化解決。在2003年四月份，IEC61158 Ed.3現場總線標準第3版正式被座位是國際標準，其就10類現場總線進行較為詳細的規定。其中，CAN現場總線以及以太網現場總線、PROFIBUS-DP現場總線在水電廠計算機監控系統運行中應用相對較為廣泛，CAN總線作用在于就整個系統實施全面保護，以太網總線作用是充分實現站級設備相互間的良好通訊，Profibus-DP總線則能夠完成在PLC系統中的合理使用。

（1）CAN現場總線，德國Bosch公司在1993年全面推出了CAN現場總線，其較多使用在制造業DCS系統以及汽車監控等，此類總線一般運用的為多主競爭模式總線結構，自身主要特征包括實現多主站運行以及完成仲裁串行總線和廣播通信的分散等，在有著較高實時性需求的小型計算機網絡運行中有著較強適用性。無論是在何種時刻，CAN現場總線上涉及的任意節點均能無主次之分地向剩余節點進行信息發送，所以，其能夠與多個節點相互間盡可能完成自由化的通信行為，光纖以及雙絞線、同軸電纜等均可作為是主要通信介質，對應的線型結構多表現為網絡拓撲。

（2）以太網，現如今，在當前所有局域網絡中，以太網可謂是通用性最強的通信協議標準。縱觀互聯設備相互間，以太網能夠通過10到100Mbps的速率全面完成信息包的合理傳送。在水電廠計算機監控系統應用中，由于雙絞線電纜以太網成本低廉且可靠性很高，進而獲取普及使用。跟CAN現場總線相似的是，以太網同樣運用了多主競爭模式總線結構，然而，其針對總線存取沖突使用破壞性解決手段，若處于重負荷狀態則會嚴重損失具體數據信息。由此可見，在水電廠計算機監控系統運行中是否能夠采用以太網通訊手段仍待經歷深入論證，近些來，隨著科技進步，伴隨著IEC 60870-5-105以太網遠動通訊規約和IEC 61850 變電站通信網絡和系統對應國際標準的先后頒布，水電廠監控工作開展滲透運用以太網，加之其速率相較于剩余類型總線是非常之快的，進而不會讓數據通訊經常陷入到重負荷情況之中。

（3）PROFIBUS-DP總線，該總線模式是德國Simens公司進行推出的，其較常使用在制造業DCS系統中，一般地，能夠將對應產品合理劃分為三種主要類型，即為PA作用為實現過程行業從站相互間的良好通訊行為；FMS作用是完成主站相互間通訊操作；DP則能夠做到制造行業從站相互間的有效通訊。實踐表明，在水電廠計算機監控系統工作中較常采用的是DP類產品，PROFIBUS-DP總線設計的多個主站相互間總線控制權令牌傳遞，其中，主站跟從站相互之間實施的主從傳統，其對于單主系統或者是多主系統均實現支持，樹型以及線型為其主要的網絡拓撲結構，或者是能夠有機混合這兩種拓撲形式，能夠完成靈活組網行為，組建規模較大的通訊網絡。同軸電纜以及雙絞線均可作為其的通信介質，基于總線位置能夠實現數據有效傳送，同時又可運用總線供電給現場設備。

3 水電廠計算機監控系統的未來發展趨勢

現如今，在水電廠運行中，現場總線控制系統普及使用，其屬于最新的分布式控制結構，傳統意義上的分層分布式水電廠計算機監控系統較多使用的是三級結構，也就指的是廠級至現地級至現場儀表。每個廠商自己生產的監控系統均配套有對應標準，導致互連操作難以充分實現，所產生的系統成本相對較高。現場總線控制系統結構包括兩層，即為工作站至現場總線智能儀表，此類模式應用能夠實現相關成本的優化降低，促進系統運行可靠性的合理強化。在統一國際標準之后，便能夠切實獲取開放式互連系統結構。在新時代背景下，隨著社會發展，科技進步，立足自動化技術應用，針對水電廠計算機監控系統建設提出更高新要求，首先，將無人值班作為是水電廠運行管理工作開展所需實現的主要目標，深化推動自動化技術不斷發展進步，研發新型監控系統，強化系統可靠性獲取，開拓新分析功能，普及使用跨平臺技術，實現跟其他系統信息的透明共享，使得只能數字化水電廠建設變為現實；其次，將狀態檢修作為是設備管理及相關診斷檢測技術的主要標志，近些年來，我國部分水電廠積極實施狀態檢修技術試點工作，大力興建涵蓋有氣隙監測以及振動擺度監測、絕緣局部放電監測等多項內容，同時做到遠程監測分析。

4 結語

綜上，在水電廠日常各項工作實施中，其計算機監控系統通訊方式是多種多樣的，各具有缺，共同構成監控通訊系統，唯有針對性選用適合方式實現可靠通訊，保障穩定監控，方可推動水電廠穩步發展。

參考文獻

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