水電廠輔助設備與監控系統通信設計與應用

陳厚珍 陳學標 林建興 林真 楊芳華 陳仲章

（福建水口發電集團公司 365100）

水電廠輔助設備與監控系統通信設計與應用

陳厚珍 陳學標 林建興 林真 楊芳華 陳仲章

（福建水口發電集團公司 365100）

為了實現水電廠輔助設備通信的兼容性和擴展性的目標，本文提出了一種基于OPC技術的通信方案，為水電廠輔助設備智能控制系統提供統一的數據通信平臺，解決了由于輔助設備智能系統種類多樣而導致的通信網絡兼容性差等問題，該平臺具有較高的可維護性和拓展性，數據傳輸穩定并可實時觀測。該平臺方案也可應用于其他工業控制系統。

輔助設備通信；兼容性、拓展性；串口服務器；OPC技術

引言

智能水電廠要建立在集成、統一、可靠的軟硬件平臺基礎上，通過采用先進的傳感，測量技術自動獲取電站運行和設備狀況信息，應用可靠的控制方法數據分析技術和智能化的決策支持技術，實現水庫和機組的安全經濟運行，提高水電廠效率，實現效益最大化[1]。

水電廠輔助設備是水電廠設備運行維護的重要組成部分，輔助設備運行的好壞，將直接影響到主機的運行，進而影響整個水電廠綜合運行狀態和整體經濟效益。因此輔助設備智能化是智能水電廠建設的重要組成部分。建設智能水電廠輔助設備通信平臺，重點考慮以下幾個方面：

水電廠輔助設備眾多包括油系統、技術供水系統、消防系統供水、排水系統、壓縮空氣系統、通風系統、直流系統、廠用電系統、照明系統、消防系統、安防系統、環境監測、工業電視等。這些資源廣泛分布于不同系統，不同廠家生產且集成度和智能化水平各異，有些僅為具備串口通信，所以通信聯系往往要基于多種物理通信接口、通信信道和協議，這些協議可能是標準協議或自定義協議，所以需要對通信進行統一，使之能夠在各個系統之間進行順暢通信。

針對以上情況，本文提出一種能夠實現各系統之間相互通信的平臺，硬件接口轉換采用串口聯網設備，軟件協議轉換基于OPC技術的通信方案，能夠解決多協議，多通道，多種物理通信接口轉換，兼容各主流設備廠商的通信接口，并在街面水電廠中得以應用，并取得良好效果。

1 硬件方案

硬件接口部分完成串行鏈路到TCP/IP以太網轉換，采用在樓宇自動化、安防領域成熟應用的串口服務器實現。

串口服務器完成的是一個面向連接的串行鏈路和面向無連接以太網之間的通信數據的存儲控制，系統對各種數據進行處理，處理來自串口設備的串口數據流，并進行格式轉換，使之成為可以在以太網中傳播的數據幀；對來自以太網的數據幀進行判斷，并轉換成串行數據送達響應的串口設備。

串口服務器把現有的RS 232、RS 485、CAN網等串行接口的數據轉化成TCP/IP端口的數據，然后進行IP化的管理，IP化的數據存取，將傳統的串行數據送上快速TCP/IP通道。采用此方案可簡化布線復雜度，簡化設備管理，且無需淘汰更換原有的設備，從而提高了現有設備的利用率，節約投資。

2 規約轉換

軟件部分采用成熟應用的OPC服務器完成規約轉換。

OPC（OLEfor Process Control，用于過程控制的OLE）是一個工業標準，管理這個標準國際組織是OPC基金會，OPC基金會現有會員已超過220家。遍布全球，包括世界上所有主要的自動化控制系統、儀器儀表及過程控制系統的公司。

OPC包括一整套接口、屬性和方法的標準集，用于過程控制和制造業自動化系統，為現場過程控制應用建立了橋梁，是具有高效性、可靠性、開放性、可互操作性的即插即用的設備驅動程序。OPC現已成為工業界系統互聯的缺省方案，為工業監控編程帶來了便利，用戶不用為通訊協議的難題而苦惱。

最終用戶只需通過簡單的OPC DA軟件組態即可與各種現場設備建立連接，通過OPC DX（Data Exchange）數據交換規范進行數據轉發，完成規約轉換。

3 平臺功能的實現

3.1 硬件組態

規劃IP地址、TCP/IP端口號，將現場智能設備通信數據轉化成TCP/IP端口的數據，根據現場設備具體接口類型選用相應的串口服務器，如具備以太網接口直接接入以太網交換機。

目前串口服務器均提供多種端口模式，常用的有Real COMM/TTY驅動模式、TCP Server、TCP client、UDP 等，根據現場設備實際選用，建議優先選用TCP Server，避免Real COMM/TTY驅動模式。

3.2 軟件組態

本文所采用的OPC服務器為KEPserver OPC，提供了一百多個廠商的設備驅動，按通道、設備、數據項順序簡單組態就可與各種現場設備建立連接，將現場控制設備數據采集到服務器。通過OPC DX（Data Exchange）數據交換規范進行數據轉發，完成規約轉換，實現多對多的通信。

4 結束語

本平臺對各種設備的通信支持良好，并能夠兼容Sqlserver、Oracle、MySq等多種數據庫，并可實現多對多的通信；在街面電站接入126套智能設備，目前運行良好，對數據的傳輸速度和傳輸效率都有可靠的保證；達到了預期功效，取得了良好的經濟和社會效益。

[1]劉觀標，李曉斌，李永紅，等.智能水電廠的體系結構[J].水電廠自動化，2011，32（1）：1～3，13.

TV736

A

1004-7344（2016）32-0157-01

2016-10-18