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一、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的概述

（一）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象

抽水蓄能電廠使用計(jì)算機(jī)監(jiān)控的主要對(duì)象是廠房、地面開(kāi)關(guān)站、上下水庫(kù)、施工變電所等。主要監(jiān)控設(shè)備有水泵水輪機(jī)、主變壓器及其輔助設(shè)備、一套變頻啟動(dòng)裝置，此外，還有進(jìn)水閥設(shè)備和所有的輔助設(shè)備，柴油發(fā)電機(jī)等機(jī)電設(shè)備。除了主要設(shè)備以外還有公用設(shè)備，主要是上水庫(kù)和下水庫(kù)的進(jìn)水口閘門，還有水文測(cè)量系統(tǒng)和水位測(cè)量系統(tǒng)，壓縮空氣系統(tǒng)和供排水系統(tǒng)等。

（二）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

抽水蓄能電廠的主要作用是為電網(wǎng)的調(diào)峰和調(diào)頻提供保障。在設(shè)置控制系統(tǒng)的過(guò)程中首先應(yīng)該考慮到電網(wǎng)的相關(guān)問(wèn)題，其次應(yīng)該對(duì)系統(tǒng)的性能價(jià)格比進(jìn)行考慮，在設(shè)計(jì)過(guò)程中既要追求技術(shù)的先進(jìn)性，又要遵循一定的設(shè)計(jì)原則。監(jiān)控系統(tǒng)在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮四個(gè)原則，第一個(gè)原則是按照國(guó)際的先進(jìn)水平進(jìn)行設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)的前提是滿足可靠性和實(shí)用性的要求。其運(yùn)行值班方式是無(wú)人值班或是少人值班的方式。為了保障監(jiān)控的統(tǒng)一性，應(yīng)該設(shè)置全場(chǎng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，避免使用傳統(tǒng)獨(dú)立的常規(guī)集中監(jiān)控系統(tǒng)。由于考慮到電廠的安全性和可靠性，還需要在設(shè)計(jì)的過(guò)程中外加簡(jiǎn)單的停機(jī)安全閉鎖的功能，確保在緊急情況下系統(tǒng)的安全運(yùn)行。對(duì)電廠的其他重要設(shè)備進(jìn)行緊急處理時(shí)要使其滿足可靠性的要求。第二個(gè)原則是采用分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的形式，確保系統(tǒng)中一個(gè)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)其他的設(shè)備仍然能夠正常運(yùn)行。第三個(gè)原則是保持系統(tǒng)的可靠性，采用環(huán)網(wǎng)配置的裝置設(shè)置其監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。在運(yùn)行的過(guò)程中，要使系統(tǒng)本身故障影響力適當(dāng)減少，不能讓系統(tǒng)本身的故障影響到環(huán)網(wǎng)的運(yùn)行。第四個(gè)遵循的原則是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與多各系統(tǒng)的通信，主要的系統(tǒng)有電站系統(tǒng)、網(wǎng)調(diào)監(jiān)控子系統(tǒng)、全場(chǎng)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)和電廠用電系統(tǒng)等。

（三）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

抽水蓄能電廠的計(jì)算機(jī)監(jiān)控采用的是開(kāi)放式和分層分布兩種結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，外加全分布的數(shù)據(jù)庫(kù)。在各個(gè)計(jì)算機(jī)中都有分布全場(chǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，在LCU中還有各單元的數(shù)據(jù)庫(kù)分布。在系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)點(diǎn)上還有系統(tǒng)功能的分布，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以通過(guò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和其他節(jié)點(diǎn)通信。監(jiān)控系統(tǒng)主要由三部分組成，首先是集控中心，其次是電站主控級(jí)，最后是現(xiàn)地控制單元。前兩個(gè)部分在通訊時(shí)主要采用的是以太網(wǎng)，后兩者之間采用的是以太環(huán)網(wǎng)的形式進(jìn)行通訊，以太環(huán)網(wǎng)還可以協(xié)助三者進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，采用這樣的互聯(lián)控制方式主要作用是實(shí)現(xiàn)三者之間的緊密聯(lián)系，當(dāng)主控級(jí)退出之后，仍然能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)組抽水啟動(dòng)。

二、電廠監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊原理分析

（一）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的H1網(wǎng)絡(luò)通訊原理

H1網(wǎng)絡(luò)是一種規(guī)范型的總線型系統(tǒng)，其在系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中主要涉及到網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)中的三個(gè)層次，分別是數(shù)據(jù)鏈據(jù)層、傳輸層和物理層。傳輸接口是研究部門自己開(kāi)發(fā)的，符合規(guī)定形式的傳輸協(xié)議。H1網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有兩個(gè)主要的站點(diǎn)，其站點(diǎn)包含的位置是S5和S7系列PLC和計(jì)算機(jī)中。S5PLC是H1網(wǎng)上的一個(gè)單獨(dú)的站點(diǎn)，主要通過(guò)通信協(xié)議處理器模塊和其他站點(diǎn)進(jìn)行通訊的。通信協(xié)議處理器模塊（CP1430）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行交換時(shí)主要采用的是RAM和PLC的控制程序。當(dāng)控制器的通信有一定的需要時(shí)，處理器就會(huì)將不同程序的數(shù)據(jù)打包使其成為多個(gè)協(xié)議數(shù)據(jù)單元，然后使用局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)單元發(fā)送給通信伙伴。對(duì)于遠(yuǎn)程通訊站點(diǎn)發(fā)送的相關(guān)信息也可以通過(guò)局域網(wǎng)使用CP1430進(jìn)行接收，將接受的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼就能保證數(shù)據(jù)被不同站點(diǎn)接受。通過(guò)組態(tài)軟件對(duì)CP1430進(jìn)行配置一定程度上能夠保障控制器接入到以太網(wǎng)。在電廠工作中，要實(shí)現(xiàn)工業(yè)以太網(wǎng)和計(jì)算機(jī)站點(diǎn)的通信，就需要配置一定的通訊處理設(shè)備，在通訊設(shè)備上面安裝合適的通訊軟件。計(jì)算機(jī)站點(diǎn)可以使用Hardnet和Softnet兩種形式的通訊處理設(shè)備。其中Hardnet自身帶有微處理器，可以有效減少計(jì)算機(jī)CPU上面的荷載，但是Softnet沒(méi)有自身的微處理器。H1的網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸時(shí)需要將通訊者的參數(shù)進(jìn)行匹配之后才能進(jìn)行傳輸。在進(jìn)行組態(tài)時(shí)，還需要設(shè)置接口好的作業(yè)號(hào)，通過(guò)這兩者可以指明CP卡的通訊作業(yè)，然后通過(guò)CP卡的通訊作業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。從而使得通訊作業(yè)的等級(jí)有所提高。

（二）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的通訊程序

分析在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的監(jiān)控體系下，可以將通訊系統(tǒng)分為三部分，首先是通訊報(bào)文的準(zhǔn)備發(fā)送階段，接受通訊報(bào)文階段，網(wǎng)絡(luò)通訊階段。通訊報(bào)文的準(zhǔn)備發(fā)送階段的功能塊主要有七個(gè)，分別是PB211、PB212、PB213、PB214、PB215、PB218、PB219。通過(guò)這七種功能塊可以將數(shù)據(jù)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的格式存儲(chǔ)到相關(guān)模塊當(dāng)中。其次是通訊報(bào)文程序的接收階段，在這一階段中，主要是將接收到的通訊報(bào)文進(jìn)行解壓打包，然后再將其存放在一定的模塊當(dāng)中。最后一個(gè)部分是實(shí)現(xiàn)接收和發(fā)送的綜合性能。為了確保通訊系統(tǒng)整體優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)通訊系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)，將各個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的存放位置進(jìn)行有效的配置，對(duì)于各個(gè)系統(tǒng)的上級(jí)協(xié)議采取自定義的形式進(jìn)行編制。使用下位機(jī)通訊程序?qū)⒃械南嚓P(guān)功能進(jìn)行代替，從而組成新型的應(yīng)用協(xié)議。

三、結(jié)束語(yǔ)

文章簡(jiǎn)要介紹了抽水蓄能電廠上位機(jī)的升級(jí)中存在的一些問(wèn)題，對(duì)H1網(wǎng)絡(luò)的接入情況進(jìn)行了分析，從網(wǎng)絡(luò)的通訊原理和通訊數(shù)據(jù)的研究中得到網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的改造思路，為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的升級(jí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

作者：董天波單位：廣州蓄能水電廠