陳厚珍 陳學(xué)標(biāo) 林建興 林真 楊芳華 陳仲章

（福建水口發(fā)電集團(tuán)公司 365100）

水電廠輔助設(shè)備與監(jiān)控系統(tǒng)通信設(shè)計(jì)與應(yīng)用

陳厚珍 陳學(xué)標(biāo) 林建興 林真 楊芳華 陳仲章

（福建水口發(fā)電集團(tuán)公司 365100）

為了實(shí)現(xiàn)水電廠輔助設(shè)備通信的兼容性和擴(kuò)展性的目標(biāo)，本文提出了一種基于OPC技術(shù)的通信方案，為水電廠輔助設(shè)備智能控制系統(tǒng)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)通信平臺(tái)，解決了由于輔助設(shè)備智能系統(tǒng)種類多樣而導(dǎo)致的通信網(wǎng)絡(luò)兼容性差等問(wèn)題，該平臺(tái)具有較高的可維護(hù)性和拓展性，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定并可實(shí)時(shí)觀測(cè)。該平臺(tái)方案也可應(yīng)用于其他工業(yè)控制系統(tǒng)。

輔助設(shè)備通信；兼容性、拓展性；串口服務(wù)器；OPC技術(shù)

引言

智能水電廠要建立在集成、統(tǒng)一、可靠的軟硬件平臺(tái)基礎(chǔ)上，通過(guò)采用先進(jìn)的傳感，測(cè)量技術(shù)自動(dòng)獲取電站運(yùn)行和設(shè)備狀況信息，應(yīng)用可靠的控制方法數(shù)據(jù)分析技術(shù)和智能化的決策支持技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)和機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提高水電廠效率，實(shí)現(xiàn)效益最大化[1]。

水電廠輔助設(shè)備是水電廠設(shè)備運(yùn)行維護(hù)的重要組成部分，輔助設(shè)備運(yùn)行的好壞，將直接影響到主機(jī)的運(yùn)行，進(jìn)而影響整個(gè)水電廠綜合運(yùn)行狀態(tài)和整體經(jīng)濟(jì)效益。因此輔助設(shè)備智能化是智能水電廠建設(shè)的重要組成部分。建設(shè)智能水電廠輔助設(shè)備通信平臺(tái)，重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面：

水電廠輔助設(shè)備眾多包括油系統(tǒng)、技術(shù)供水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)供水、排水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、廠用電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)電視等。這些資源廣泛分布于不同系統(tǒng)，不同廠家生產(chǎn)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(lián)系往往要基于多種物理通信接口、通信信道和協(xié)議，這些協(xié)議可能是標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議或自定義協(xié)議，所以需要對(duì)通信進(jìn)行統(tǒng)一，使之能夠在各個(gè)系統(tǒng)之間進(jìn)行順暢通信。

針對(duì)以上情況，本文提出一種能夠?qū)崿F(xiàn)各系統(tǒng)之間相互通信的平臺(tái)，硬件接口轉(zhuǎn)換采用串口聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，軟件協(xié)議轉(zhuǎn)換基于OPC技術(shù)的通信方案，能夠解決多協(xié)議，多通道，多種物理通信接口轉(zhuǎn)換，兼容各主流設(shè)備廠商的通信接口，并在街面水電廠中得以應(yīng)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(wǎng)轉(zhuǎn)換，采用在樓宇自動(dòng)化、安防領(lǐng)域成熟應(yīng)用的串口服務(wù)器實(shí)現(xiàn)。

串口服務(wù)器完成的是一個(gè)面向連接的串行鏈路和面向無(wú)連接以太網(wǎng)之間的通信數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)控制，系統(tǒng)對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理來(lái)自串口設(shè)備的串口數(shù)據(jù)流，并進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，使之成為可以在以太網(wǎng)中傳播的數(shù)據(jù)幀；對(duì)來(lái)自以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行判斷，并轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)送達(dá)響應(yīng)的串口設(shè)備。

串口服務(wù)器把現(xiàn)有的RS 232、RS 485、CAN網(wǎng)等串行接口的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成TCP/IP端口的數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行IP化的管理，IP化的數(shù)據(jù)存取，將傳統(tǒng)的串行數(shù)據(jù)送上快速TCP/IP通道。采用此方案可簡(jiǎn)化布線復(fù)雜度，簡(jiǎn)化設(shè)備管理，且無(wú)需淘汰更換原有的設(shè)備，從而提高了現(xiàn)有設(shè)備的利用率，節(jié)約投資。

2 規(guī)約轉(zhuǎn)換

軟件部分采用成熟應(yīng)用的OPC服務(wù)器完成規(guī)約轉(zhuǎn)換。

OPC（OLEfor Process Control，用于過(guò)程控制的OLE）是一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，管理這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際組織是OPC基金會(huì)，OPC基金會(huì)現(xiàn)有會(huì)員已超過(guò)220家。遍布全球，包括世界上所有主要的自動(dòng)化控制系統(tǒng)、儀器儀表及過(guò)程控制系統(tǒng)的公司。

OPC包括一整套接口、屬性和方法的標(biāo)準(zhǔn)集，用于過(guò)程控制和制造業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)，為現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程控制應(yīng)用建立了橋梁，是具有高效性、可靠性、開(kāi)放性、可互操作性的即插即用的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。OPC現(xiàn)已成為工業(yè)界系統(tǒng)互聯(lián)的缺省方案，為工業(yè)監(jiān)控編程帶來(lái)了便利，用戶不用為通訊協(xié)議的難題而苦惱。

最終用戶只需通過(guò)簡(jiǎn)單的OPC DA軟件組態(tài)即可與各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備建立連接，通過(guò)OPC DX（Data Exchange）數(shù)據(jù)交換規(guī)范進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，完成規(guī)約轉(zhuǎn)換。

3 平臺(tái)功能的實(shí)現(xiàn)

3.1 硬件組態(tài)

規(guī)劃IP地址、TCP/IP端口號(hào)，將現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備通信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成TCP/IP端口的數(shù)據(jù)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具體接口類型選用相應(yīng)的串口服務(wù)器，如具備以太網(wǎng)接口直接接入以太網(wǎng)交換機(jī)。

目前串口服務(wù)器均提供多種端口模式，常用的有Real COMM/TTY驅(qū)動(dòng)模式、TCP Server、TCP client、UDP 等，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)際選用，建議優(yōu)先選用TCP Server，避免Real COMM/TTY驅(qū)動(dòng)模式。

3.2 軟件組態(tài)

本文所采用的OPC服務(wù)器為KEPserver OPC，提供了一百多個(gè)廠商的設(shè)備驅(qū)動(dòng)，按通道、設(shè)備、數(shù)據(jù)項(xiàng)順序簡(jiǎn)單組態(tài)就可與各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備建立連接，將現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備數(shù)據(jù)采集到服務(wù)器。通過(guò)OPC DX（Data Exchange）數(shù)據(jù)交換規(guī)范進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，完成規(guī)約轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)多對(duì)多的通信。

4 結(jié)束語(yǔ)

本平臺(tái)對(duì)各種設(shè)備的通信支持良好，并能夠兼容Sqlserver、Oracle、MySq等多種數(shù)據(jù)庫(kù)，并可實(shí)現(xiàn)多對(duì)多的通信；在街面電站接入126套智能設(shè)備，目前運(yùn)行良好，對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸速度和傳輸效率都有可靠的保證；達(dá)到了預(yù)期功效，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

[1]劉觀標(biāo)，李曉斌，李永紅，等.智能水電廠的體系結(jié)構(gòu)[J].水電廠自動(dòng)化，2011，32（1）：1～3，13.

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1004-7344（2016）32-0157-01

2016-10-18