計算機監(jiān)控系統(tǒng)研究的相關論文(2)
計算機監(jiān)控系統(tǒng)研究的相關論文篇二
《淺談水庫計算機監(jiān)控系統(tǒng)應用》
【摘 要】隨著計算機技術的不斷發(fā)展，計算機監(jiān)控系統(tǒng)已在水庫中得到了穩(wěn)定的運用。本文結合具體的應用實例，闡述了水庫計算機監(jiān)控系統(tǒng)結構，并對計算機監(jiān)控系統(tǒng)的串口服務器、通訊工作站、監(jiān)控計算機進行了介紹，對進一步推廣水庫計算機監(jiān)控系統(tǒng)的運用提供了很好的參考范例。
【關鍵詞】計算機監(jiān)控系統(tǒng);PLC;串口服務器
水庫是國民經濟和社會發(fā)展的基礎設施，它的穩(wěn)定運行直接關乎經濟發(fā)展、民生大計。就目前水庫管理上來看，一套穩(wěn)定的、多功能的、集成度高的監(jiān)控系統(tǒng)是很必要的，只有這樣的系統(tǒng)才能輔助水庫管理工作，為水庫工作人員提供及時有效的數(shù)據和支持，保證水庫的健康運行。以先進的計算機技術、信息技術，將水庫的管理、監(jiān)控和信息管理建成一體化的數(shù)字平臺，實現(xiàn)水庫智能化管理，是趨勢所在。
1.概述
某水庫流域面積110.8km2，壩址以上集雨面積110.8km2，多年平均來水量1.2145億m3。
是一座以防洪、灌溉為主，結合供水、發(fā)電等綜合利用的水利工程。水庫大壩最大壩高46.02m，總庫容6803萬m3，正常蓄水位56.65m，電站裝機容量2000KW共4臺，年發(fā)電量223512.3度。該水庫的計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用了網絡化的結構設計，將閘門監(jiān)控、電站監(jiān)控、廠長辦公室監(jiān)控有機地結合在了一起，最大程度地共享了水庫的信息并且提高了監(jiān)控系統(tǒng)的擴展性。
2.系統(tǒng)結構及設備
該水庫計算機監(jiān)控、保護系統(tǒng)網絡結構如下(見圖1)。
水庫計算機監(jiān)控、保護系統(tǒng)由壩上閘門監(jiān)控、電站監(jiān)控以及廠長辦公室監(jiān)控3個部分組成，每個部分由交換機連接成網絡，交換機之間通過光纜相連。壩上閘門監(jiān)控交換機連接引水洞閘門現(xiàn)地控制單元串口服務器、壩區(qū)及引水現(xiàn)地控制單元串口服務器和壩上閘門監(jiān)控通訊工作站。電站監(jiān)控交換機連接機組現(xiàn)地控制單元串口服務器、機組保護現(xiàn)地控制單元串口服務器、公用現(xiàn)地控制單元串口服務器、線路廠變現(xiàn)地控制單元串口服務器、主變保護現(xiàn)地控制單元串口服務器、電站監(jiān)控通訊工作站和監(jiān)控計算機等設備。廠長辦公室監(jiān)控交換機連接廠長辦公室監(jiān)控計算機。
3.串口服務器
3.1串口通訊
監(jiān)控系統(tǒng)的串口通信是指計算機和監(jiān)控設備(如PLC、電參數(shù)儀、GPS、開度儀等)之間通過數(shù)據信號線，連接計算機的串口和監(jiān)控設備的通訊口，并按某種規(guī)約進行傳輸數(shù)據的一種通訊方式。
計算機的1個串口可以與多個監(jiān)控設備相連，通過編寫通訊程序與設備經行逐個通訊。如果1個串口連接的設備太多，每個設備通訊時間間隔就會很長，影響監(jiān)控的實時性。
由于監(jiān)控系統(tǒng)中要通訊的設備較多，而計算機自帶的串口很少，不能滿足通訊要求，因此一般通過增加通訊串口擴展卡來增加計算機串口的數(shù)量。
3.2 MOXA(摩莎)串口服務器
MOXA(摩莎)是一家工控產品制造公司，主要生產信息聯(lián)網產品，提供客戶各種串口通信解決方案、串口設備聯(lián)網解決方案及工業(yè)以太網解決方案。由于其設備的穩(wěn)定性高、功能強大、性能卓越，使得MOXA在工控行業(yè)具有很高的知名度。
串口服務器是串口信號到TCP/IP網絡信號之間完成數(shù)據轉換的通訊接口轉換器，提供終端串口與TCP/IP網絡的數(shù)據雙向透明傳輸。串口服務器具有現(xiàn)場布線簡單、通訊距離長、數(shù)據量大、使用靈活等眾多優(yōu)點，在工控領域已經越來越普及。
串口服務器使用時大多是利用虛擬串口軟件將串口服務器上終端串口映射成本地計算機的串口，從而達到串口擴展的目的。而MOXA公司的串口服務器還提供了/TCPSERVER0模式，在此模式下，無需將終端串口映射成本機串口，只需調用相關函數(shù)，即可實現(xiàn)對串口的控制。使用這種方式，能簡化監(jiān)控計算機的設置，使程序設計更加靈活。
由于水庫的串口服務器使用的是/TCPSERVER0模式，通訊工作站無需經行串口映射，這使得當工作站操作系統(tǒng)崩潰，重新安裝操作系統(tǒng)時減少了配置映射串口的麻煩。
3.3串口服務器連接的設備
水庫監(jiān)控系統(tǒng)采用了MOXA公司的串口服務器，在閘門監(jiān)控和電站監(jiān)控中，用以連接現(xiàn)地控制單元中的監(jiān)控設備與交換機。
壩上閘門監(jiān)控的現(xiàn)地控制單元由引水洞閘門現(xiàn)地控制單元、壩區(qū)及引水現(xiàn)地控制單元組成。壩區(qū)及引水現(xiàn)地控制單元串口服務器連接壩區(qū)PLC、觸摸屏、電參數(shù)表、GPS同步時鐘以及泄洪道閘門的3臺開度儀。引水洞閘門現(xiàn)地控制單元串口服務器連接觸摸顯示屏、PLC、電流、電壓表、引水洞閘門開度儀。
1號、2號機組現(xiàn)地控制單元串口服務器連接PLC、彩色觸摸顯示屏、多功能電參數(shù)儀、轉速信號器、溫度巡檢儀、調速器PLC、勵磁PLC等設備。1號、2號發(fā)電機保護現(xiàn)地控制單元串口服務器連接發(fā)電機保護。線路廠變保護現(xiàn)地控制單元串口服務器連接線路保護、廠變保護。主變保護現(xiàn)地控制單元串口服務器連接主變保護。公用現(xiàn)地控制單元串口服務器連接PLC、彩色觸摸顯示屏、多功能電度表、多功能電參數(shù)儀等設備。
4.通訊工作站
4.1工作原理
通訊工作站采用研祥1U機架式工控機，置于屏柜內部(見圖2)。
通訊工作站運行通訊服務程序，該程序實現(xiàn)串口服務器連接的各設備與監(jiān)控計算機之間的通訊協(xié)議轉換。一方面，通訊服務程序通過IP地址識別網絡中的串口服務器，打開串口服務器上的串口，根據串口上連接的設備采用相應的通訊協(xié)議與連接的各種設備進行實時通訊，并采集設備的遙測、遙信、保護告警等實時信息。另一方面，該程序等待網絡中的監(jiān)控計算機與之連接，當收到監(jiān)控計算機提出的連接請求時，采用標準的Modbus/TCP協(xié)議與上位機監(jiān)控程序進行通訊，將采集到的數(shù)據發(fā)送給上位機監(jiān)控程序，同時轉發(fā)監(jiān)控程序需要下發(fā)到各工控設備的參數(shù)。
水庫壩上閘門監(jiān)控通訊工作站負責壩上各設備數(shù)據的采集，電站通訊工作站負責電站各設備數(shù)據的采集。
通訊服務程序通過開放不同的端口，可以同時與多臺監(jiān)控計算機進行通訊。
4.2工作特點
由于設備通訊過程中，一個設備不能同時與多臺計算機通訊，所以當系統(tǒng)中有多臺監(jiān)控計算機需要共享數(shù)據時，通常的做法是以先啟動的監(jiān)控計算機作為主機，與設備進行通訊，其它監(jiān)控計算機作為從機與主機進行通訊、共享數(shù)據。主機關閉時，從機自動切換為主機，與設備進行通訊。在這種模式下，如果監(jiān)控計算機數(shù)量多于2臺時，切換過程比較復雜，容易發(fā)生錯誤。
由于通訊工作站的使用，監(jiān)控系統(tǒng)中的各監(jiān)控計算機都單獨與通訊工作站進行通訊，監(jiān)控計算機之間相互獨立，沒有數(shù)據聯(lián)系，不再需要主從切換，各監(jiān)控計算機都可以當作主機來使用，數(shù)據采集更加順暢。
5.監(jiān)控計算機
監(jiān)控計算機選用西門子547C工控機，安裝IFIX415中文版組態(tài)軟件，使用組態(tài)軟件的MBE驅動。監(jiān)控計算機接入水庫局域網中，MBE驅動通過網絡采用Modbus/TCP協(xié)議與通訊工作站的通訊服務軟件進行通訊，采集設備的數(shù)據。
1)電站監(jiān)控計算機。電站有2臺監(jiān)控計算機同時與電站通訊工作站上的通訊服務程序通訊，互為冗余。
2)廠長辦公室監(jiān)控。廠長辦公室監(jiān)控計算機安裝有監(jiān)控程序，可同時與電站監(jiān)控通訊工作站和壩上閘門監(jiān)控通訊工作站進行通訊。
監(jiān)視畫面內容在電站監(jiān)控程序的基礎上增加了泄洪閘和引水閘的監(jiān)控信息;同時從電站安全考慮，取消了控制功能。
6.結語
綜上所述，計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計先進、實用可靠、為我國水庫實現(xiàn)數(shù)字化智能化管理積累了經驗，具有引導性、示范性，有普遍推廣應用的價值。為了保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行和升級換代，建議對系統(tǒng)進一步擴充完善、加強系統(tǒng)維護和落實，進而保證水庫的健康運行。
參考文獻：
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