汪雙寬

摘 要本文根據(jù)勐乃河水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的基本控制需求，結(jié)合電站主控層級(jí)（中控室上位機(jī)）單元的控制要求，重點(diǎn)介紹如何以iFIX監(jiān)控軟件為設(shè)計(jì)平臺(tái)，對(duì)勐乃河水電站監(jiān)控系統(tǒng)電站主控層級(jí)（中控室上位機(jī)系統(tǒng)）進(jìn)行開發(fā)。并通過通訊設(shè)計(jì)、畫面設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)定義與鏈接，后臺(tái)程序編寫，實(shí)現(xiàn)中控室的整個(gè)監(jiān)視、控制功能。

【關(guān)鍵詞】iFIX 水電站 監(jiān)控系統(tǒng)

iFIX是新一代計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，它是一套可以快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于Microsoft （各種32位Windows 平臺(tái)上）運(yùn)行，通過對(duì)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫顯示、報(bào)警處理、流程控制、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線和報(bào)表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問題的方案。

1 上位機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及硬件配置

1.1 上位機(jī)系統(tǒng)主站功能及硬件配置

根據(jù)勐乃河電站的控制要求，結(jié)合地理系統(tǒng)情況，勐乃河水電站中控室設(shè)置主機(jī)/操作員工作站2套，工程師工作站（兼通訊服務(wù)器）1套。

主機(jī)/操作員工作站主要供運(yùn)行值班人員使用，并以互為熱備用方式工作，具有圖形顯示、全站運(yùn)行監(jiān)視、操作控制、AGC、AVC調(diào)節(jié)、定值設(shè)定與變更工作方式等功能。電站所有的操作控制都可以通過鼠標(biāo)器及鍵盤實(shí)現(xiàn)；通過彩色顯示器可以對(duì)電站的生產(chǎn)、設(shè)備運(yùn)行作實(shí)時(shí)監(jiān)視，并取得所需的各種信息。具有定值設(shè)定與變更工作方式等功能。還可用于離線設(shè)置，對(duì)運(yùn)行人員進(jìn)行監(jiān)控仿真培訓(xùn)。

1.2 監(jiān)控系統(tǒng)的內(nèi)部數(shù)據(jù)通訊

監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部通信，它主要是用來實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部工作站、服務(wù)器、現(xiàn)地控制單元等相互之間的通信。勐乃河電站監(jiān)控系統(tǒng)的內(nèi)部通信，工控機(jī)之間采用以太網(wǎng)（即Ether-net）。主要優(yōu)勢為以太網(wǎng)價(jià)格低、具有可擴(kuò)展性、可采用先進(jìn)的交換技術(shù)等。

1.3 監(jiān)控系統(tǒng)的外部數(shù)據(jù)通訊

水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)外部通訊的主要對(duì)象是上級(jí)調(diào)度系統(tǒng)（設(shè)置在星云鋁廠），此時(shí)的通訊稱為遠(yuǎn)動(dòng)。水情測報(bào)系統(tǒng)和水庫調(diào)度系統(tǒng)也設(shè)置在調(diào)度中心，監(jiān)控系統(tǒng)也需要與它們進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)外部通訊方式是通過上位機(jī)的通訊工作站來實(shí)現(xiàn)的，通過通訊工作站，信息可遠(yuǎn)傳至電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、水庫調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。

勐乃河水電站外部通訊采用光纖通訊，由星云鋁廠敷設(shè)至勐乃河電站，主要做電話通訊及遠(yuǎn)動(dòng)控制用。

2 基于iFIX的監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建

2.1 實(shí)現(xiàn)功能

2.1.1 數(shù)據(jù)采集與處理軟件

可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的SOE量、狀態(tài)開關(guān)量的變位、記錄及報(bào)警處理；可以進(jìn)行模擬量、溫度量的采集、處理及越限報(bào)警；可以對(duì)脈沖量、BCD數(shù)字量進(jìn)出采集、計(jì)數(shù)及處理；可對(duì)I/O通道及模件、非法值處理及系統(tǒng)故障診斷。

2.1.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫管理軟件

可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫加載、數(shù)據(jù)庫基本運(yùn)行計(jì)算、數(shù)據(jù)庫事件引發(fā)處理、數(shù)據(jù)庫功能塊及綜合處理計(jì)算、數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)庫服務(wù)等功能。

2.1.3 人機(jī)接口軟件

可以對(duì)系統(tǒng)管理員等進(jìn)行管理權(quán)限分配，可對(duì)系統(tǒng)控制方式設(shè)置、切換、閉鎖，對(duì)遠(yuǎn)方通訊信息進(jìn)行處理。對(duì)系統(tǒng)權(quán)限進(jìn)行控制，可處理報(bào)表登錄、顯示、打印、圖形畫面顯示、趨勢顯示、數(shù)值輸入、命令輸入等。

2.1.4 網(wǎng)絡(luò)管理、雙機(jī)切換處理軟件

可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)，進(jìn)行雙機(jī)切換控制，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)監(jiān)視、I/O故障檢測、軟件功能管理、軟件自恢復(fù)功能等。

2.1.5 設(shè)備驅(qū)動(dòng)及通訊軟件

可連接各種PLC和其它設(shè)備，實(shí)現(xiàn)各種遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約。

2.1.6 歷史數(shù)據(jù)庫軟件

可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)時(shí)庫與ODBC接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理。

2.1.7 LCU軟件

可進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)加載，對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘、操作命令、進(jìn)行處理?？蓪?duì)模擬量、開關(guān)量、脈沖量、BCD碼數(shù)據(jù)采集和處理，可控制閉鎖操作流程，對(duì)順序控制流程進(jìn)行解釋與執(zhí)行，對(duì)I/O有效進(jìn)行判別處理。

2.1.8 GPS時(shí)鐘同步處理軟件

可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)，GPS設(shè)備通訊、LCU模件分同步對(duì)時(shí)。

2.1.9 高級(jí)應(yīng)用軟件

實(shí)現(xiàn)站內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、自動(dòng)電壓控制AVC、自動(dòng)發(fā)電控制AGC、系統(tǒng)組態(tài)、系統(tǒng)配置、I/O數(shù)據(jù)庫組態(tài)、對(duì)象數(shù)據(jù)庫組態(tài)、圖形組態(tài)、可視化流程組態(tài)（包括梯形圖、SFC、功能塊、格式化文本）、歷史數(shù)據(jù)庫組態(tài)、報(bào)表組態(tài)、典型操作票軟件、微機(jī)防誤等。

2.2 上位機(jī)系統(tǒng)主要畫面設(shè)計(jì)與應(yīng)用

通過對(duì)監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)視、控制要求，設(shè)計(jì)了中控室監(jiān)控系統(tǒng)登錄畫面、中控室監(jiān)控系統(tǒng)畫面目錄、電站一次主接線圖畫面、發(fā)電機(jī)組開停機(jī)流程圖、壓縮空氣系統(tǒng)圖、油壓裝置監(jiān)視圖、測溫系統(tǒng)監(jiān)控圖、PLC網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)圖、歷史曲線圖、報(bào)警光字牌圖等。

2.3 IFIX數(shù)據(jù)庫處理的主要功能

iFIX監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)軟件的兩個(gè)基本功能是數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)采集是從現(xiàn)場獲得數(shù)據(jù)并將它們加工成可利用形式的基本功能，通常監(jiān)控系統(tǒng)通過I/O驅(qū)動(dòng)軟件同I/O硬件設(shè)備直接通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。并將采集來的數(shù)據(jù)傳送到設(shè)備映象表（DIT）的指定地址，接著掃描、報(bào)警和控制程序（SAC）讀入從DIT來的數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理并且將其傳送給過程數(shù)據(jù)庫。一旦監(jiān)控系統(tǒng)獲得數(shù)據(jù)，將進(jìn)行處理并傳送給需要這些數(shù)據(jù)的程序，這個(gè)過程就是“數(shù)據(jù)處理”。其主要部分功能有過程數(shù)據(jù)庫（PDB）、設(shè)備映象表（DIT）、I/O驅(qū)動(dòng)器（I/O Driver）、掃描、報(bào)警和控制程序（SAC）、人機(jī)對(duì)話（MMI）等。

人機(jī)對(duì)話（MMI）就是提供一個(gè)面向過程的窗口，通過現(xiàn)場傳感器，儀表設(shè)備及計(jì)算機(jī)的共同作用使操作員及時(shí)了解現(xiàn)場情況。在監(jiān)控系統(tǒng)中，采用全圖形化的用戶界面，以人機(jī)交互式方式生成顯示畫面及完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)鏈接，并且實(shí)時(shí)地顯示過程現(xiàn)場各種數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)變化。

3 程序編寫

IFIX由于采用了面向?qū)ο箝_發(fā)的組態(tài)方式，其內(nèi)嵌的腳本語言為Visual Basic for Applications（VBA）。使用VBA可以制定和擴(kuò)展iFIX的功能，例如建立一個(gè)用戶向?qū)?，在點(diǎn)擊某個(gè)按鈕時(shí)自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)iFIX畫面。另外，VBA可靈活運(yùn)用、搜索和修改iFIX應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)。過VBA可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展或優(yōu)化iFIX的應(yīng)用功能、靈活操作某個(gè)iFIX 應(yīng)用程序或其數(shù)據(jù)、創(chuàng)建用戶對(duì)話框來與操作員交換數(shù)據(jù)、從幾個(gè)iFIX應(yīng)用程序里集成數(shù)據(jù)、創(chuàng)建向?qū)Э梢栽邳c(diǎn)擊某個(gè)按鈕時(shí)執(zhí)行幾個(gè)任務(wù)。

4 結(jié)論

本文圍繞勐乃河水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控上位機(jī)系統(tǒng)的基本監(jiān)視、控制對(duì)象及要求，介紹了組態(tài)開發(fā)的基本步驟。首先對(duì)上位機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主機(jī)/操作員工作站、工程師工作站（兼通訊服務(wù)器）做了功能介紹，并提出了工作站基本的硬件配置。同時(shí)簡要分析IFIX監(jiān)控系統(tǒng)所包括的軟件模塊及主要可以實(shí)現(xiàn)的功能、軟件分布的路徑及執(zhí)行程序等。

參考文獻(xiàn)

[1]王慧斌，于洪珍.監(jiān)控系統(tǒng)的用戶界面設(shè)計(jì)[J].電站系統(tǒng)工程，2003（04）.

[2]蒙學(xué)東.京南水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的人機(jī)界面[J].水電廠自動(dòng)化，2000（01）.

[3]畢明爽，張?jiān)?水電站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制單元（LCU）設(shè)計(jì)的探討[J].吉林水利，2003（09）.

作者單位

云南農(nóng)墾配售電有限責(zé)任公司 云南省昆明市 650011