【正文】 3）計算機冗余計算機冗余是指控制系統(tǒng)中監(jiān)控主機的冗余，是為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行而增加的功能。通訊時，若主設(shè)備出現(xiàn)故障，從設(shè)備將繼續(xù)采集數(shù)據(jù)，保證了數(shù)據(jù)采集的連續(xù)性和完整性。正常工作時僅使用主通道與外部設(shè)備通訊，這樣可以減少外部設(shè)備的通訊負擔。組態(tài)王提供五種冗余方式：I/O 通訊冗余、I/O 設(shè)備冗余、計算機冗余、系統(tǒng)冗余和網(wǎng)絡(luò)冗余。組態(tài)王的網(wǎng)絡(luò)是一種基于分布式處理的柔性結(jié)構(gòu)。在組態(tài)王的開放結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)可以與廣泛的數(shù)據(jù)源交換數(shù)據(jù)，如 I/O 驅(qū)動程序、ODBC 數(shù)據(jù)庫、OPC 服務器、動態(tài)數(shù)據(jù)交換（DDE ） ，ActiveX 控件等，同時可以將數(shù)據(jù)以趨勢、報表等形式顯示出來。報警是過程狀態(tài)出現(xiàn)問題時發(fā)生的警告，同時要求操作人員做出響應。當一臺下位機發(fā)生故障時，組態(tài)王會自動優(yōu)化通訊鏈，使與其下位機之間的通訊不受影響，保證了通訊的高效率。3）打包處理大多數(shù)的下位機都支持多個數(shù)據(jù)一次采集完成組態(tài)王充分利用了這個特性，對于提供這種通訊功能的下位機，組態(tài)王將盡可能地把需要采集的變量進行優(yōu)化組合，在一次采集過程中得到大量有效數(shù)據(jù)，有效減少了通訊的次數(shù)。高效的數(shù)據(jù)采集組態(tài)王對通訊程序做了多種優(yōu)化處理，盡量使通訊瓶頸對系統(tǒng)的影響最小，同時保證數(shù)據(jù)傳遞的及時和準確。 “組態(tài)王計算機”通過人機接口卡實現(xiàn)與 I/O 設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。4）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點方式I/O 設(shè)備作為一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點與“組態(tài)王計算機”進行數(shù)據(jù)交換。2）DDE 方式DDE(動態(tài)數(shù)據(jù)交換 )是 Windows 的一個標準的傳輸協(xié)議。1）串行通訊方式這是組態(tài)王與 I/O 設(shè)備之間最常用的一種數(shù)據(jù)交換方式。為實現(xiàn)和外部設(shè)備的通訊，組態(tài)王內(nèi)置了大量設(shè)備的驅(qū)動作為組態(tài)王與外部設(shè)備的通訊接口。組態(tài)王已達到或超過國外高檔進口軟件幾乎所有的功能，而且在許多方面更加適合中國用戶的特點和需求。組態(tài)王設(shè)計成冗余結(jié)構(gòu)，在五個層面上提供了冗余：I/O 通道冗余、雙設(shè)備冗余、雙網(wǎng)冗余、雙機冗余、雙系統(tǒng)冗余。另外，國內(nèi)越來越多的系統(tǒng)集成商和設(shè)備制造商在未來可能成為世界級的公司，他們的產(chǎn)品向全球銷售時，他們更需要世界級的軟件廠商向他們提供產(chǎn)品和服務，這對國內(nèi)的組態(tài)軟件生產(chǎn)商是一個很好的發(fā)展機遇。（7）以客戶為導向的軟件設(shè)計如何站在客戶的角度來設(shè)計軟件是所有組態(tài)軟件廠商都應面對的挑戰(zhàn)，組態(tài)軟件涉及從控制、人機界面到生產(chǎn)管理的多個層次，相應存在著多個模塊，既能保證不同模塊的一致性，又能有效的減少用戶學習的時間。（6）大規(guī)模定制全球組態(tài)軟件廠商大多基于微軟的 Windows 平臺形成巨大的差距，不可能產(chǎn)生壟斷性的核心技術(shù)，技術(shù)也類似，產(chǎn)品功能上難以即決定性的技術(shù)優(yōu)勢已經(jīng)難以建立。在工控行業(yè)就是軟硬件整體解決方案。（4）兼容多種操作平臺預裝了 WinCE 的平板電腦在價格上、功能上、可靠性上都要比傳統(tǒng)的工控機現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢，尤其在一些控制要求相對簡單且需要人機界面的場合，平板電腦大有取代工控機的趨勢。在未來企業(yè)的信化進程中，組態(tài)軟件將成為中間件。組態(tài)軟件采用標準化技術(shù)還便于將局部的功能進行互連，甚至不同組態(tài)軟件間也能相互復用。表 1 國內(nèi)外監(jiān)控軟件產(chǎn)品名稱 公司名稱 產(chǎn)地 產(chǎn)品名稱 公司名稱 產(chǎn)地RSVIEW Rockwell 美國 力控 PCAuto 三維力控 中國WINCC Siemens 德國 MCGS 昆侖通態(tài) 中國iFix\Fix Intelltution 美國 組態(tài)王 亞控科技 中國Intouch Wonderware 美國 FameVIEW 北京杰控科技 中國LabVIEW National Instruments 美國 紫金橋 Real 紫金橋軟件 中國 組態(tài)軟件的發(fā)展趨勢在組態(tài)軟件賴以普及發(fā)展的諸多因素中，有技術(shù)層面的，也有商業(yè)層面的，但工業(yè)方面的需求是決定性的?？蓪ιa(chǎn)過程進行全面的控制；另外還有 Nema Soft 公司的 Paragon，TAEngineering 公司的 AIMAX、通用電氣公司的 Cimplicity，RockWell 公司的 RSView3信肯通公司的Thinkamp。另一類是國內(nèi)自行研制開發(fā)的組態(tài)軟件。國外公司的 DCS 產(chǎn)品也曾有過這樣一個階段。在該模式下各 DCS 生產(chǎn)商提供給用戶成熟的控制系統(tǒng)硬件設(shè)備，由第三方軟件生產(chǎn)商提供 SCADA 軟件，供用戶進行系統(tǒng)組態(tài)實現(xiàn) DCS。組態(tài)軟件產(chǎn)品于上世紀 80 年代初出現(xiàn)，目前世界上的組態(tài)軟件有近百種之多。 組態(tài)軟件的現(xiàn)狀監(jiān)控組態(tài)軟件是伴隨著計算機技術(shù)的突飛猛進發(fā)展起來的。監(jiān)控組態(tài)軟件是面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(supervisory control and data acquisition, SCADA)的軟件平臺工具，具有豐富的設(shè)置項目，使用方式靈活，功能強大。組態(tài)的概念最早來自英文 configuration，含義是使用軟件工具對計算機及軟件的各種資源進行配置，達到使計算機或軟件按照預先設(shè)置，自動執(zhí)行特定任務，滿足使用者要求的目的。遠程維護。定位控制功能。很強的數(shù)學指令集。增加了大量的特殊功能模塊滿足單個需要， 主單元可2NFX配置 8 個特殊功能模塊，為工廠自動化應用提供很大的靈活性和很強的控制能力。使用標準型號實時時鐘，功能滿足對時間的應用要求。 系列包括 8000 步內(nèi)置 RAM 寄存器，用一個寄存2NFX器盒可擴展到 16000 步 RAM 或 EFPROM。除了具有滿足特殊要求的大量特殊功能外，6 個基本 單2NFX元中的每個單元可擴充到 256 點的 I/O。同時，PLC 技術(shù)的發(fā)展也十分迅速，目前己具有多種智能模塊可供選擇，使其不僅具有順序控制功能，數(shù)據(jù)處理功能也十分強大。具有完善的監(jiān)視和診斷功能，能對其內(nèi)部的工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、I/O 點狀態(tài)和異常狀態(tài)等均有醒目的顯示，可以定位故障到 I/O 點，現(xiàn)場維護十分方便。2. 應用靈活。結(jié)構(gòu)圖如圖 22 所示。工控機 IPC610 采用 RS232 串行接口，WB 系列智能傳感器采用 RS485 串行工業(yè)接口，需要采用 JS4859A 轉(zhuǎn)換器進行 RS485/ RS232 轉(zhuǎn)換。關(guān)閉看門狗模塊，只需對 I/O 端口 443H 進行讀操作即可。PCA6003V 全長 CPU 卡中內(nèi)置看門狗模塊，能在系統(tǒng)運行故障停止時復位CPU 或產(chǎn)生中斷信號，這樣就保證了系統(tǒng)在工業(yè)和無人職守環(huán)境下的穩(wěn)定性。工控機 IPC610 具有 PCI、ISA 接口及串行口、并行口、USB 接口等外圍接口，方便根據(jù)實際需要進行各種功能擴展。數(shù)字量輸入端子板 PCLD782(16 路光隔離)，PCLD782 通過一個標準的 20 芯扁平電纜接口與 PCL730 的 16 路 TTL 電平數(shù)字輸入通道(CN4) 相連，用來完成 16 路隔離數(shù)字量輸入。其原理結(jié)構(gòu)如圖 21 所示。三相交流數(shù)字化智能變送器主要由隔離傳感測量、DSP 數(shù)據(jù)處理和通信控制三部分組成。遙控量——遙控是指遠方控制或保護電氣設(shè)備及電氣化機械設(shè)備的分、合、起、停等工作狀態(tài)。遙調(diào)量——是指遠方設(shè)定及調(diào)整所控設(shè)備的工作參數(shù)、標準參數(shù)等。一般來說， “0”表示未動作， “1”表示動作。遙信量——是指遠方監(jiān)視電氣開關(guān)和設(shè)備、機械設(shè)備的工作狀態(tài)和運轉(zhuǎn)情況狀態(tài)等。多個功能模塊共同構(gòu)成變配電所自動化組態(tài)軟件系統(tǒng)，能夠在類似的變配電所的監(jiān)控軟件中發(fā)揮組態(tài)軟件應用的功能，更好的復用軟件。長期以來，我國的組態(tài)軟件市場都是由國外產(chǎn)品占主角，國內(nèi)組態(tài)軟件所占比重并不高。通用組態(tài)軟件可用于多個領(lǐng)域，如電力、化工、石油、交通、樓宇等，由于應用領(lǐng)域不同則監(jiān)測點各異，但是對于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和基本原理都是一樣的。另外，由于信息進行了分布處理，即各臺機組的信息由各臺機組控制單元進行處理，就不必敷設(shè)許多電纜將信息送到一處集中處理，可以節(jié)省相應的投資。例如對機組、開關(guān)站、閘門各自設(shè)置地區(qū)計算機。INFI90 系統(tǒng)是一個封閉環(huán)路、緩沖器插入型的環(huán)形通信網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點類型包括過程控制單元、操作員接口站和計算機接口單元，網(wǎng)絡(luò)最大可支持 250 個節(jié)點，在網(wǎng)絡(luò)上的各個節(jié)點均可組成冗余配置，可靠性高，屬于分層、分散系統(tǒng)，但其開放性較差。結(jié)構(gòu)如圖 12 所示：OIS NIS EWSNISINFI—NETNPS NPMCONTROL—WAYMEP MEPDIS DSI ASI DSO ASO FBSSALVE BUSFIELD BUS…… 圖 12 INFI90 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)的主要組成部分：1）操作員接口站(OPERATOR INTERFACE STATION，OIS)：主要完成流程圖顯示、操作、管理、存儲數(shù)據(jù)的功能。引進涉及的國外公司有:ABB 公司(包括原來 BBC公司提供的系統(tǒng)))8 套、加拿大 GAE 公司 3 套、加拿大貝利公司 2 套、法國 Cegelec公司 2 套、奧地利 Elin 公司 1 套、德國 Siemens 公司 3 套。除上述主要部分外，在水電廠控制中還包括各種輔助設(shè)備的控制，如壓縮空氣自動控制系統(tǒng)、技術(shù)供水系統(tǒng)、火災報警及消防聯(lián)動系統(tǒng)、廠房滲漏排水系統(tǒng)、全廠電氣設(shè)備防誤操作系統(tǒng)等。3）完成機組各種保護功能。水輪發(fā)電機所發(fā)出的功率如下： （3）HqG??式中 q——水輪機流量 H——水頭 m ——水輪機組發(fā)電效率Sm3 ?相對于其它發(fā)電形式而言，水力發(fā)電具有啟停速度快（最快可在 1 分鐘內(nèi)并網(wǎng)并帶滿負荷） 、調(diào)節(jié)方便、能源清潔等特點，在電網(wǎng)中主要承擔調(diào)峰、用的任務。 電力系統(tǒng)及水利發(fā)展的特點眾所周知，電力系統(tǒng)是指利用各種電壓等級的輸電線路把分布在不同地區(qū)的各種發(fā)供電設(shè)備連接在一起構(gòu)成的一個整體，具體包括發(fā)電、變電、輸電、配電等部分。技術(shù)水平也有了很大的提高，達到了國外 90 年代的水平。與此同時，我國也引進了一些國外研制的監(jiān)控系統(tǒng)。我國水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的研制工作起步不晚。目前國外監(jiān)控在 LCU 裝置的設(shè)計上充分利用了成熟的數(shù)字電子集成電路技術(shù)，將 PLC、PCC、現(xiàn)場總線技術(shù)集成到 LCU 中去結(jié)合他們先進的制造工藝、幾十年規(guī)范化的管理以及對監(jiān)控標準的制定、掌控上的優(yōu)勢，使他們的LCU 裝置具有高性能、高可靠性、標準化的特點；在主站的設(shè)計上充分發(fā)揮其在UNIX 操作系統(tǒng)上的技術(shù)成熟度，設(shè)計出專業(yè)性很強的監(jiān)控軟件，可靠性也很高，目前由于 WINDOWS 操作系統(tǒng)的迅猛發(fā)展勢頭，處于成本及應用范圍的考慮，國外也在大力發(fā)展基于 WINDOWS 平臺的監(jiān)控軟件。第一章 緒論 國內(nèi)外水電站計算機監(jiān)控發(fā)展史簡述水電站計算機監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展始于 20 世紀 60 年代，當時由于計算機體積龐大，性價比太低，未得到廣泛應用。隨著水輪機組不斷向大容量、高參數(shù)方向發(fā)展，現(xiàn)今的電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)基本上采用了 DCS（集散控制系統(tǒng)） 。關(guān)鍵詞：PLC ，組態(tài)軟件，水電站，監(jiān)控系統(tǒng)AbstractWith the rapid development of industrial automation,the use of PLC is more and more use of simple, low failure rate,the environment of not high demand and extremely popular. In the present a lot of supervising system, PLC is often as the field level control facilities that used for date control and state software be used for displaying industrial process and control parameter, it achieve production monitoring and management etc that based on Industrial personal on the introduce to binational state and binational state software concept, general structure, development environment and hardware interface, principle fuction that bined to a top grade power station of Xier river. Using Kingview realize fuction of monnitoring software which was in hydropower station. This system used the objectoriented programming design thought while developing process. This means date structure is reasonable, and has modular characteristics, and has more monality that is in our system.Keywords: PLC. Combinational state software. Hydropower station. Supervising system前 言水利發(fā)電廠機組運行的安全性和經(jīng)濟性是電力生產(chǎn)的首要問題。