水电厂辅助设备与监控系统通信设计与应用

陈厚珍 陈学标 林建兴 林真 杨芳华 陈仲章

（福建水口发电集团公司 365100）

水电厂辅助设备与监控系统通信设计与应用

陈厚珍 陈学标 林建兴 林真 杨芳华 陈仲章

（福建水口发电集团公司 365100）

为了实现水电厂辅助设备通信的兼容性和扩展性的目标，本文提出了一种基于OPC技术的通信方案，为水电厂辅助设备智能控制系统提供统一的数据通信平台，解决了由于辅助设备智能系统种类多样而导致的通信网络兼容性差等问题，该平台具有较高的可维护性和拓展性，数据传输稳定并可实时观测。该平台方案也可应用于其他工业控制系统。

辅助设备通信；兼容性、拓展性；串口服务器；OPC技术

引言

智能水电厂要建立在集成、统一、可靠的软硬件平台基础上，通过采用先进的传感，测量技术自动获取电站运行和设备状况信息，应用可靠的控制方法数据分析技术和智能化的决策支持技术，实现水库和机组的安全经济运行，提高水电厂效率，实现效益最大化[1]。

水电厂辅助设备是水电厂设备运行维护的重要组成部分，辅助设备运行的好坏，将直接影响到主机的运行，进而影响整个水电厂综合运行状态和整体经济效益。因此辅助设备智能化是智能水电厂建设的重要组成部分。建设智能水电厂辅助设备通信平台，重点考虑以下几个方面：

水电厂辅助设备众多包括油系统、技术供水系统、消防系统供水、排水系统、压缩空气系统、通风系统、直流系统、厂用电系统、照明系统、消防系统、安防系统、环境监测、工业电视等。这些资源广泛分布于不同系统，不同厂家生产且集成度和智能化水平各异，有些仅为具备串口通信，所以通信联系往往要基于多种物理通信接口、通信信道和协议，这些协议可能是标准协议或自定义协议，所以需要对通信进行统一，使之能够在各个系统之间进行顺畅通信。

针对以上情况，本文提出一种能够实现各系统之间相互通信的平台，硬件接口转换采用串口联网设备，软件协议转换基于OPC技术的通信方案，能够解决多协议，多通道，多种物理通信接口转换，兼容各主流设备厂商的通信接口，并在街面水电厂中得以应用，并取得良好效果。

1 硬件方案

硬件接口部分完成串行链路到TCP/IP以太网转换，采用在楼宇自动化、安防领域成熟应用的串口服务器实现。

串口服务器完成的是一个面向连接的串行链路和面向无连接以太网之间的通信数据的存储控制，系统对各种数据进行处理，处理来自串口设备的串口数据流，并进行格式转换，使之成为可以在以太网中传播的数据帧；对来自以太网的数据帧进行判断，并转换成串行数据送达响应的串口设备。

串口服务器把现有的RS 232、RS 485、CAN网等串行接口的数据转化成TCP/IP端口的数据，然后进行IP化的管理，IP化的数据存取，将传统的串行数据送上快速TCP/IP通道。采用此方案可简化布线复杂度，简化设备管理，且无需淘汰更换原有的设备，从而提高了现有设备的利用率，节约投资。

2 规约转换

软件部分采用成熟应用的OPC服务器完成规约转换。

OPC（OLEfor Process Control，用于过程控制的OLE）是一个工业标准，管理这个标准国际组织是OPC基金会，OPC基金会现有会员已超过220家。遍布全球，包括世界上所有主要的自动化控制系统、仪器仪表及过程控制系统的公司。

OPC包括一整套接口、属性和方法的标准集，用于过程控制和制造业自动化系统，为现场过程控制应用建立了桥梁，是具有高效性、可靠性、开放性、可互操作性的即插即用的设备驱动程序。OPC现已成为工业界系统互联的缺省方案，为工业监控编程带来了便利，用户不用为通讯协议的难题而苦恼。

最终用户只需通过简单的OPC DA软件组态即可与各种现场设备建立连接，通过OPC DX（Data Exchange）数据交换规范进行数据转发，完成规约转换。

3 平台功能的实现

3.1 硬件组态

规划IP地址、TCP/IP端口号，将现场智能设备通信数据转化成TCP/IP端口的数据，根据现场设备具体接口类型选用相应的串口服务器，如具备以太网接口直接接入以太网交换机。

目前串口服务器均提供多种端口模式，常用的有Real COMM/TTY驱动模式、TCP Server、TCP client、UDP 等，根据现场设备实际选用，建议优先选用TCP Server，避免Real COMM/TTY驱动模式。

3.2 软件组态

本文所采用的OPC服务器为KEPserver OPC，提供了一百多个厂商的设备驱动，按通道、设备、数据项顺序简单组态就可与各种现场设备建立连接，将现场控制设备数据采集到服务器。通过OPC DX（Data Exchange）数据交换规范进行数据转发，完成规约转换，实现多对多的通信。

4 结束语

本平台对各种设备的通信支持良好，并能够兼容Sqlserver、Oracle、MySq等多种数据库，并可实现多对多的通信；在街面电站接入126套智能设备，目前运行良好，对数据的传输速度和传输效率都有可靠的保证；达到了预期功效，取得了良好的经济和社会效益。

[1]刘观标，李晓斌，李永红，等.智能水电厂的体系结构[J].水电厂自动化，2011，32（1）：1～3，13.

TV736

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1004-7344（2016）32-0157-01

2016-10-18