[摘? 要]? 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)已大量應(yīng)用于水電站自動(dòng)化運(yùn)行中，日常運(yùn)維中也出現(xiàn)了許多問題，本文通過對(duì)某水電站日常運(yùn)行中計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，闡述了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊的重要性及故障后可能產(chǎn)生的后果，以及網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)檢查的必要性及給日常運(yùn)維工作帶來的不便。通過對(duì)基于南瑞NC2000系統(tǒng)的深入研究，提出了將網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)的監(jiān)測結(jié)果引入到NC2000系統(tǒng)中的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測及故障自動(dòng)報(bào)警功能，提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，降低了日常運(yùn)維的工作量，可為類似的基于南瑞NC2000系統(tǒng)的通訊服務(wù)提供參考。

[關(guān)鍵詞]? NC2000系統(tǒng);網(wǎng)絡(luò)通訊;實(shí)時(shí)監(jiān)測;故障自動(dòng)報(bào)警;解決策略

Abstract： Information technology has been widely used in the automation of hydropower stations， but many problems are found during daily operation and maintenance.According to some problems appearing in the network communication of the equipment and the daily maintenance of operation and maintenance staffs during the daily operation of some hydropower station， this paper explains the importance of the network communication and the consequences of communication faults. Meanwhile， the paper analyzes the necessity of communication status inspection and the inconvenience caused by communication faults during daily operation and maintenance. Based on the study of NC2000 system of NARI Group Corporation， the monitored results of the communication status are introduced into NC2000. Accordingly， the network communication status of the equipment will be monitored in real-time and the fault alarm will be implemented. Besides， the stability of the equipment during operation will be improved and the daily operation and maintenance will be more convenient. The paper provides some reference for the similar communication services based on NC2000 system of NARI Group Corporation.

Key words： NC2000 system;Network communication;Real time monitoring;Automatic fault alarm;Solution strategy

0? 前言

隨著電力工業(yè)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， 用于水電站電力生產(chǎn)過程管理的電力監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了水電站自動(dòng)化、信息化管理， 有效提升了水電站生產(chǎn)效率和管理水平[1]。水電站中PLC控制及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為主流，PLC控制系統(tǒng)將現(xiàn)場采集的設(shè)備信號(hào)通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上送至上位機(jī)系統(tǒng)，并接收上位機(jī)系統(tǒng)下發(fā)的控制指令，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的自動(dòng)化控制。

1? 上、下位機(jī)的簡介

某水電站上位機(jī)系統(tǒng)采用南京南瑞集團(tuán)有限公司開發(fā)的NC2000系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用全計(jì)算機(jī)控制的分層分布全開放式結(jié)構(gòu)， 由按功能分布的主控層及按對(duì)象分布的現(xiàn)地單元層組成[2]，采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，由C側(cè)程序和java側(cè)程序兩部分組成。C側(cè)程序主要實(shí)現(xiàn)上位機(jī)數(shù)據(jù)的組播、上下位機(jī)數(shù)據(jù)的通訊及數(shù)據(jù)流的處理等功能，java側(cè)程序主要實(shí)現(xiàn)與用戶的交互功能。全廠由兩臺(tái)主服務(wù)器負(fù)責(zé)主控制層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和處理，并分別通過兩臺(tái)主交換機(jī)與全廠其他服務(wù)器及下位機(jī)進(jìn)行通訊，組成A網(wǎng)和B網(wǎng)，兩臺(tái)主服務(wù)器使用UNIX系統(tǒng)。

下位機(jī)使用Schneider公司的Unity Quantum系列可編程控制器，CPU使用具有熱備冗余功能的140CPU67160系列實(shí)現(xiàn)主備用的冗余結(jié)構(gòu)，每個(gè)CPU使用2個(gè)NOE網(wǎng)絡(luò)模塊通過兩臺(tái)主交換機(jī)與上位機(jī)主服務(wù)器進(jìn)行通訊。下位機(jī)PLC主用CPU將現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)上送至主用主服務(wù)器，主用主服務(wù)器將數(shù)據(jù)處理后通過組播的方式，組播至上位機(jī)其他服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)全廠設(shè)備信號(hào)的采集監(jiān)視功能;運(yùn)行人員通過操作員站服務(wù)器進(jìn)行操作，操作命令通過主服務(wù)器下發(fā)至目標(biāo)PLC的主用CPU，進(jìn)而控制現(xiàn)場設(shè)備，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制功能。

2? 正常運(yùn)行時(shí)PLC與上位機(jī)通訊出現(xiàn)的問題

PLC正常運(yùn)行時(shí)，由于主用CPU使用2個(gè)NOE模塊與上位機(jī)通訊，因此當(dāng)其中一個(gè)通訊中斷故障時(shí)，，會(huì)自動(dòng)切至另一個(gè)NOE模塊進(jìn)行通訊，并不影響PLC與上位機(jī)的正常通訊，并且NC2000系統(tǒng)與下位機(jī)通訊故障的判斷條件為兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)同時(shí)中斷，才認(rèn)為通訊故障，因此，當(dāng)其中一個(gè)NOE模塊故障時(shí)，上位機(jī)遠(yuǎn)方監(jiān)視顯示一切正常，只有通過現(xiàn)地NOE模塊上的報(bào)警指示燈才能發(fā)現(xiàn)通訊已經(jīng)中斷。而當(dāng)主用CPU與上位機(jī)通訊的兩組網(wǎng)絡(luò)都中斷故障時(shí)，CPU并不會(huì)進(jìn)行主備切換，雖然此時(shí)備用CPU通訊正常，具備正常工作運(yùn)行的條件，但由于CPU不會(huì)進(jìn)行主備切換，因此PLC實(shí)際上就已經(jīng)與上位機(jī)通訊中斷。

基于上述監(jiān)控系統(tǒng)上下位機(jī)的設(shè)計(jì)，PLC與上位機(jī)通訊存在以下幾點(diǎn)缺點(diǎn)：

1.當(dāng)PLC主、備用CPU其中一路網(wǎng)絡(luò)故障后，上位機(jī)無法及時(shí)監(jiān)測并發(fā)現(xiàn)故障信息，只有當(dāng)兩路網(wǎng)絡(luò)同時(shí)故障后才會(huì)進(jìn)行報(bào)警，此時(shí)若是主用CPU故障，則PLC已經(jīng)與上位機(jī)通訊中斷，無法正常對(duì)PLC現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視及控制，設(shè)備將處于失控狀態(tài);

2.某水電站設(shè)計(jì)上具有上游調(diào)壓井PLC及進(jìn)水口PLC，并且離電站主廠房較遠(yuǎn)，平時(shí)巡檢頻次相對(duì)較少，因此，當(dāng)發(fā)生PLC主用CPU一路網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，并不能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，并且遠(yuǎn)方監(jiān)視顯示一切正常。當(dāng)主用CPU的另一路網(wǎng)絡(luò)也發(fā)生故障時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致PLC與上位機(jī)的通訊中斷，現(xiàn)場設(shè)備處于不可控狀態(tài)。目前，某水電站維護(hù)人員采取每天對(duì)上游調(diào)壓井及進(jìn)水口網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)方人工檢查的方法，以便可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障問題。此種方法存在兩個(gè)缺點(diǎn)：1. 此種方法只有在進(jìn)行檢查的時(shí)候，才能對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生在檢查人員完成檢查工作后，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)故障狀態(tài)將無法被監(jiān)測到，給設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來隱患;2. 此種方法需要運(yùn)維人員每天進(jìn)行重復(fù)的工作，耗費(fèi)一定的精力。

3? PLC與上位機(jī)通訊故障監(jiān)測及報(bào)警功能

基于主服務(wù)器的UNIX系統(tǒng)及NC2000系統(tǒng)，使用腳本對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測并將監(jiān)測結(jié)果信息引入到NC2000系統(tǒng)中，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)上下位機(jī)的通訊狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測及故障自動(dòng)報(bào)警的功能。

3.1? 網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測功能

基于UNIX系統(tǒng)，采用shell腳本實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測功能。在UNIX系統(tǒng)/home/nari/NC3.0/exe目錄下建立新文件netcheck、 ipcheck，netcheck文件是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測功能的主程序，ipcheck用于配置需要監(jiān)測的設(shè)備IP地址。

使用vim對(duì)netcheck文件進(jìn)行編輯，輸入如下程序段：

#！/bin/bash

total=6 #監(jiān)測IP的數(shù)量

TAGPATH_DEV=412 #NC2000系統(tǒng)TAGPATH偏移基準(zhǔn)值

for （（I=1;I<=$total;I++））? #初始化故障IP

do

let badnum[$J]=0? #IP故障標(biāo)志初始化

done

HLIST=$（cat /home/nari/NC3.0/exe/ipcheck） #需要監(jiān)測的IP

cd /home/nari/NC3.0/exe/ #切換至nari/exe目錄下

I=1

while true

do

for IP in $HLIST

do

ping -c 2 -i 0.2 -w 3 $IP >> /dev/null? #待監(jiān)測IP通訊狀態(tài)

if [ $？ -eq 0 ];then

badnum[$I]=0? #通訊正常將故障標(biāo)志清零

else

badnum[$I]=1? #通訊故障將故障標(biāo)志置1

fi

let I=$I+1

if [ $I -gt $total ];then

let I=1

fi

done

for （（N=1;N<=$total;N++））? #將監(jiān)測結(jié)果引入NC2000系統(tǒng)中

do

let M=$TAGPATH_DEV+$N? ?#TAGPATH偏移

if [ ${badnum[$n]} -eq 1 ];then

sh_data 5.1.1.3.$M.59 1

else

sh_data 5.1.1.3.$M.59 0

fi

done

done

程序說明：

1.total，待監(jiān)測IP的總數(shù)量，對(duì)于不同數(shù)量的IP需要進(jìn)行手動(dòng)修改，并與ipcheck文件中的IP總數(shù)量相對(duì)應(yīng);

2.TAGPATH，對(duì)應(yīng)NC2000系統(tǒng)中開關(guān)量的位置，將每個(gè)IP的監(jiān)測狀態(tài)對(duì)應(yīng)一個(gè)開關(guān)量，由于引入的開關(guān)量無法從第一個(gè)開始，因此有一定的偏移量;

3.ping -c 2 -i 0.2 -w 3 $IP >> /dev/null，使用ping命令對(duì)IP地址進(jìn)行監(jiān)測;

4.if [ $？ -eq 0 ]，判斷IP地址能否ping通，若能正常ping通，則清除對(duì)應(yīng)的IP故障標(biāo)志，反之則將故障標(biāo)志置為1;

5.sh_data 5.1.1.3.$M.59 1，將故障IP對(duì)應(yīng)的開關(guān)量測值置為1，sh_data 5.1.1.3.$M.59 0則是將對(duì)應(yīng)的開關(guān)量測值置為0。

netcheck文件輸入完成后，使用“chmod 774 netcheck”命令將netcheck文件的屬性修改為可執(zhí)行。

ipcheck文件中輸入將要檢查的設(shè)備IP地址，如下所示：

10.6.1.151

10.6.1.152

10.6.2.151

10.6.2.152

10.6.1.161

10.6.1.162

說明：一個(gè)IP地址占用一行，以回車結(jié)束，并且待監(jiān)測的IP數(shù)量必須與netcheck文件中total的數(shù)量一致。

3.2? 網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)故障實(shí)時(shí)報(bào)警功能

打開NC2000系統(tǒng)，以超級(jí)用戶的身份登錄系統(tǒng)，修改系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，如圖1：

數(shù)據(jù)庫修改說明：

1.在數(shù)據(jù)庫中找到腳本里對(duì)應(yīng)的TAGPATH的開關(guān)量點(diǎn)號(hào)。注意，此處必須使用全廠開關(guān)量，因?yàn)槭褂肔CU下的開關(guān)量時(shí)，LCU上送的開關(guān)量信號(hào)與腳本寫入的開關(guān)量信號(hào)會(huì)發(fā)生沖突，因此必須使用全廠開關(guān)量，并且編寫腳本時(shí)使用的TAGPATH要與數(shù)據(jù)庫使用的開關(guān)量對(duì)應(yīng);

2.腳本中經(jīng)過通訊判斷后引入的通訊狀態(tài)是通訊狀態(tài)報(bào)警的中間量，對(duì)應(yīng)于圖中“通訊判斷點(diǎn)”，而最終進(jìn)行通訊狀態(tài)報(bào)警的點(diǎn)對(duì)應(yīng)于圖中“通訊”點(diǎn)，因此需要將“通訊判斷點(diǎn)”的測值引入“通訊”中，如圖2;

3.根據(jù)實(shí)際需求修改報(bào)警功能點(diǎn)的各個(gè)參量。

修改完成后，將數(shù)據(jù)編譯、保存后，重啟NC2000系統(tǒng)，并運(yùn)行腳本文件netcheck，即實(shí)現(xiàn)了設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測及故障自動(dòng)報(bào)警的功能。

3.3? 網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測及故障自動(dòng)報(bào)警功能的補(bǔ)充說明

1.本文數(shù)據(jù)庫中開關(guān)量使用的是連續(xù)開關(guān)量，因此在將監(jiān)測結(jié)果引入NC2000系統(tǒng)時(shí)程序采用的是for循環(huán)語句，若使用的開關(guān)量為非連續(xù)的，則可使用case語句對(duì)程序進(jìn)行調(diào)整，也可達(dá)到相同的目的。

2.實(shí)際工作中，常常會(huì)遇到重啟服務(wù)器的情況，而服務(wù)器重啟后，netcheck腳本文件不會(huì)自動(dòng)運(yùn)行，需要運(yùn)維人員手動(dòng)啟動(dòng)，給工作帶來不便，因此可以使用如下方法，將netcheck腳本文件加入到系統(tǒng)自啟動(dòng)程序內(nèi)。編輯文件 /etc/rc.local，在文件末尾（exit 0之前）輸入/home/nari/NC3.0/exe/netcheck，即輸入netcheck所在目錄的絕對(duì)路徑即可。

4? 結(jié)語

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的高速發(fā)展，越來越多的行業(yè)離不開網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)技術(shù)，而新一代的智能水電站更需要網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的支撐，因此，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)在水電站實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)的問題是值得重點(diǎn)關(guān)注的。本文結(jié)合某水電站日常運(yùn)行中計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊出現(xiàn)的問題，深入分析了網(wǎng)絡(luò)通訊中斷后產(chǎn)生后果，并結(jié)合水電站上下位機(jī)系統(tǒng)，有針對(duì)性的提出了網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)的監(jiān)測及故障自動(dòng)報(bào)警的方法，提高了設(shè)備運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，對(duì)類似的水電站應(yīng)用具有很好的借鑒性和應(yīng)用價(jià)值。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]? 劉海濱，董海洋. 水電站智能監(jiān)控服務(wù)支持系統(tǒng)研究與應(yīng)用[J].水電能源科學(xué)，2018，36（08）：162-165

[2]? 路玉鋒. 國電南瑞NC2000監(jiān)控系統(tǒng)在泵站中的應(yīng)用[J]. 電世界，2018，59（04）：42-45

[作者簡介]

王博宇，男，出生于1988，中級(jí)工程師，目前從事水電站電力運(yùn)維工作，地址：四川省成都市高新區(qū)雅合街名著司南8-1-2503，電話：18282862932，郵箱：wangboyu@ylhdc.com.cn。