1引言

發(fā)信系統(tǒng)調(diào)度中心完成對發(fā)信系統(tǒng)高壓設備的控制、監(jiān)測、狀態(tài)和工作參數(shù)顯示、故障提示，同時完成與發(fā)信系統(tǒng)其他控制設備通信等功能。由plc構(gòu)成的控制柜在線采集運行數(shù)據(jù)和確定運行狀態(tài)，并將它們傳輸至調(diào)度中心，控制柜接收調(diào)度中心指令對發(fā)信系統(tǒng)的設備實施控制，構(gòu)成完整的監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)的設計目標是實施對發(fā)信系統(tǒng)多種設備進行遠程監(jiān)視、控制、測量，實現(xiàn)無人值守，對各種瞬間發(fā)生的電氣事故進行分析判斷，對現(xiàn)場眾多電氣數(shù)據(jù)進行記錄和統(tǒng)計處理。

2系統(tǒng)設計

基于plc設計的監(jiān)控系統(tǒng)由三個部分組成：1設置在調(diào)度中心的操作終端設備；2分布在設備現(xiàn)場的五個控制柜；3數(shù)據(jù)傳輸通道。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1系統(tǒng)組成框圖

由圖1看出：系統(tǒng)包括上位機和下位機兩部分。上位機是指調(diào)度中心的1＃cpc、2＃cpc(操作終端)，其中包括hmi(humanmachineinterfa-ce)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，功能是遙控操作，遙信、遙測顯示及數(shù)據(jù)報表統(tǒng)計，記錄事故分析等。而下位機是指數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及各種智能控制設備，在這里指的是plc控制箱和5個控制柜。

2.1由plc模塊構(gòu)成的控制柜

下位機的關鍵設備是采用plc構(gòu)成的五個控制柜。該方案采用模塊式結(jié)構(gòu)，可根據(jù)應用需求進行靈活配置和可以擴展。采用plc的控制柜基于幾點考慮：

(1)系統(tǒng)為閉環(huán)監(jiān)控工作方式，對于控制過程的安全性要求較高；

(2)plc具有高可靠性和極強的抗干擾能力；

(3)模塊化配置實現(xiàn)多功能擴展。

2.2plc編程軟件

plc編程用基于microfostwindows環(huán)境的編程軟件gxdeveloperv8.26開發(fā)。以實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、計算、統(tǒng)計、數(shù)據(jù)通信、系統(tǒng)故障診斷等功能。gxdeveloperv8.26符合iec-1131-3編程語言標準，有梯形圖、順序功能圖、功能塊圖、結(jié)構(gòu)化文本、指令表。gxdeveloperv8.26t提供了實用簡單友好的用戶界面，有豐富的編譯工具、強勁的搜索功能、自由格式的圖形編輯器、完善的在線幫助，使得對modicontsxmomentum(模塊式momentumplc組板)構(gòu)成的自動化控制系統(tǒng)的程序編寫、軟件調(diào)試、系統(tǒng)維護十分簡單。

2.3系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)上位機采用mcgs(monitorandcontrolgeneratedsystem)組態(tài)軟件、mcgs是一套基于windows平臺的，用于快速構(gòu)造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運行于microsoftwindows95/98/me/nt/2000等操作系統(tǒng)。mcgs為用戶提供了解決實際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺，能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實時和歷史數(shù)據(jù)處理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出以及監(jiān)控網(wǎng)絡等功能。mcgs具有操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能、高可靠性等突出特點，在石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測、機械制造、交通運輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動化、航空航天等領域已進行了成功應用。目前，mcgs組態(tài)軟件具有整個工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的從設備采集、工作站數(shù)據(jù)處理和控制、上位機網(wǎng)絡管理和web瀏覽的所有功能，很好的實現(xiàn)了自動控制一體化的功能。使用mcgs，可以在短時間內(nèi)完成一個運行穩(wěn)定、功能全面、維護量小并且具備專業(yè)水準的計算機監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)工作。

2.4系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用標準的開環(huán)總線以太網(wǎng)配置。這樣不僅降低了成本，方便布線，易于擴展；而且網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)上保證了信息傳輸?shù)陌踩?，能對?shù)據(jù)進行有效的分流，從而減輕網(wǎng)絡負荷，增強了系統(tǒng)的可靠性。其網(wǎng)絡標準為ieee802.3；傳輸速率為10mbps。整個系統(tǒng)采用10/100m以太網(wǎng)交換機形成自適應以太網(wǎng)通信。

控制柜設備之間的數(shù)據(jù)傳輸采用plc專用網(wǎng)絡melsecnet/h組成控制層網(wǎng)，melsecnet/h網(wǎng)絡是通過光纖連接plc控制器與plc控制器的專用網(wǎng)絡，通過使用高速通信和大容量的鏈接軟元件，在控制系統(tǒng)設備之間實時地傳遞和設備的運轉(zhuǎn)、動作相關的數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)25mbps的高速通信，光纖采用雙重回路提高了系統(tǒng)冗余性和可靠性。

上位機與下位機的通信是監(jiān)控系統(tǒng)的一個關鍵。我們選用mcgs的設備構(gòu)件用于實現(xiàn)以態(tài)網(wǎng)模塊(qj71e71-100)和三菱q系列plc通訊。三菱q系列tcp/ip設備構(gòu)件把plc的通道分為只讀，只寫，讀寫三種情況，只讀用于把plc中的數(shù)據(jù)讀入到mcgs的實時數(shù)據(jù)庫中，只寫通道用于把mcgs實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)寫入到plc中，讀寫則可以從plc中讀數(shù)據(jù)，也可以往plc中寫數(shù)據(jù)。

通信網(wǎng)絡采用主從方式定時收發(fā)數(shù)據(jù)。在本系統(tǒng)，上位機定義為主設備，下位機五個控制柜所有智能監(jiān)控裝置定義為從設備，只有主設備能初始化或?qū)脑O備查詢。所有設備都有規(guī)定的ip地址或站地址，主設備按地址發(fā)布消息，從設備根據(jù)主設備查詢或提供的數(shù)據(jù)決定要產(chǎn)生何種行動，實現(xiàn)了系統(tǒng)的監(jiān)控功能;同時當系統(tǒng)故障，比如五個控制柜中有某一個從網(wǎng)絡中斷開，在主設備端馬上診斷出來，而當故障修復后，網(wǎng)絡又可自動接通，這樣有利于操作員進行系統(tǒng)功能診斷。

3系統(tǒng)工作過程

下位機從現(xiàn)場設備采集遙信及遙測信號，經(jīng)過一定的處理后存儲到plc的寄存器中供上位機讀取；同時接收上位機發(fā)送的遙控命令經(jīng)過處理后傳給現(xiàn)場設備。而上位機則是負責從下位機讀取遙信量和遙測量，經(jīng)過處理后進行顯示或生成報表等；同時根據(jù)操作員的需要發(fā)出遙控命令。下面分別介紹系統(tǒng)的具體工作過程。

3.1系統(tǒng)通信

整個系統(tǒng)的通信都是基于ip地址的。

(1)上位機和下位機的通信，是通過為mcgs組態(tài)軟件的各個數(shù)據(jù)建立通信通道來實現(xiàn)的。

(2)下位機之間的通信：下位機之間的通信通過melsecnet/h網(wǎng)絡完成melsecnet/h網(wǎng)絡具有的ras功能，ras功能代表可靠性、可用性、可維修性。melsecnet/h網(wǎng)絡具備環(huán)路回送功能，在光纖環(huán)路系統(tǒng)中，傳送路徑是雙結(jié)構(gòu)，當傳送路徑中發(fā)生錯誤時，通過把傳送路徑從正向環(huán)路切換成反向環(huán)路或從反向環(huán)路切換成正向環(huán)路或進行環(huán)路回送來斷開故障區(qū)，在仍然能夠進行數(shù)據(jù)通訊的站之間繼續(xù)正常傳送。

正常時使用正向環(huán)路或反向環(huán)路進行數(shù)據(jù)鏈接，如圖2所示。

圖2melsecnet/h網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈接環(huán)路

異常時正向環(huán)路反向環(huán)路中出錯，使用反向環(huán)路正向環(huán)路繼續(xù)數(shù)據(jù)鏈接，如圖3所示。

圖3melsecnet/h網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈接環(huán)路

3.2下位機接受遙控(yk)命令

上位機往下位機寫的遙控(yk)命令，是以一個字(word)為單位的，一個字包括16位(bit)，每一位(bit)代表一個遙控信號。每個遙控對象又有兩種操作狀態(tài)(如斷路器的分閘和合閘)。從上位機來的16位的遙控字(word)存到plc的cpu處理器通信適配器的寄存器的某個區(qū)(如400011)中，當操作員發(fā)出一個遙控命令時，相應的遙控位由0變?yōu)?，離散量基板上對應的輸出端被置為高電平，被控制的斷路器受電動作。通過設置讓輸出端的高電平維持2秒鐘，以確保斷路器操作機構(gòu)動作使斷路器跳閘或合閘。

由于plc模擬塊是低電壓低電流輸入，而控制回路電壓電流比較大，因此需要用繼電器來進行電氣隔離放大。

3.3下位機遙信(yx)信號處理

遙信(yx)信號包括位置信號和非位置信號，位置信號包括斷路器和隔離開關的分、合狀態(tài)；非位置信號包括保護信號和故障信號的狀態(tài)。遙信信號是由momentum的離散量基板進行采集的，離散量基板把從現(xiàn)場設備送上來的16位離散的輸入數(shù)據(jù)以一個字(word)的方式傳送給cpu處理器通信適配器，再由cpu處理器與上位機建立通信、傳送數(shù)據(jù)。

3.4下位機遙測(yc)信號處理

遙測信號是用8通道輸入差分基板采集的，我們采用的是平均值變送器，把控制柜一次回路中的交流電壓和電流以直流平均值表示，再輸入到模擬量基板中?；宓?輸入通道是為8個模擬量輸入提供的，每個模擬量占用一個通道，每個輸入通道對應一個輸入字(word)；由于模擬量aai基板上扣有momentum的cpu處理器適配器，因此由基板傳上來的模擬量信號直接存到cpu處理器的寄存器中供上位機讀取；而每個通道的輸入?yún)?shù)則通過concept中硬件配置中的i/omap進行設定。

3.5上位機功能實現(xiàn)

上位機運用mcgs組態(tài)軟件主要實現(xiàn)以下的功能模塊：歡迎畫面、主畫面、系統(tǒng)運行記錄、設備配置圖、控制柜實況圖、電壓電流顯示圖、控制柜控制屏、事件記錄、報警記錄、模擬屏顯示、曲線、重載數(shù)據(jù)庫、程控操作、報警畫面、數(shù)據(jù)備份與恢復、模擬控制柜接線圖、系統(tǒng)幫助畫面。

采用mcgs自帶的數(shù)據(jù)庫的報表管理系統(tǒng)對整個控制系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行查詢、打印、轉(zhuǎn)出、計算、分析。該系統(tǒng)主要有以下功能：日報管理、月報管理、操作事件管理、異常事件管理、報警信息管理、圖形分析。

報表管理系統(tǒng)還具有豐富強大的電子制表功能。通過動態(tài)數(shù)據(jù)交換(dde)和odbc標準，可方便地將系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)庫、應用數(shù)據(jù)庫與報表系統(tǒng)鏈接，可生成柱形圖、條形圖、面積圖等二維或三維的彩色圖型，形成圖文并茂、直觀清晰的圖文報表，并可召喚、定時和條件驅(qū)動打印報表。

3.6web功能實現(xiàn)

在本方案中，所采用的mcgs軟件為網(wǎng)絡板因此不需要任何特殊的配置，只要有一臺配置了web瀏覽器(如ie、netscapenavigator)的pc機就可以通過以太網(wǎng)瀏覽到上位機的web網(wǎng)頁。實時地顯示該上位機點的運行狀況。

4結(jié)束語

本文介紹了基于plc的發(fā)信系統(tǒng)控制方案，并據(jù)此設計和建成了一個完整的監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)組網(wǎng)簡潔，軟件層次清晰并滿足可靠性和可擴展性。實現(xiàn)了對發(fā)射系統(tǒng)自動化、智能化的控制。