瀑布溝水電站監(jiān)控系統(tǒng)與微機(jī)五防系統(tǒng)的通信實現(xiàn)

周業(yè)榮，宋 柯，彭 放，蔣 敏

（國電大渡河瀑布溝水力發(fā)電總廠，四川 成都 610000）

瀑布溝水電站監(jiān)控系統(tǒng)與微機(jī)五防系統(tǒng)的通信實現(xiàn)

周業(yè)榮，宋 柯，彭 放，蔣 敏

（國電大渡河瀑布溝水力發(fā)電總廠，四川 成都 610000）

介紹了瀑布溝水電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與微機(jī)五防系統(tǒng)之間的通信實現(xiàn)方案，通過采用Modbus TCP/IP通信協(xié)議，以微機(jī)五防主機(jī)作為主站，監(jiān)控通信服務(wù)器作為從站，很好地實現(xiàn)了監(jiān)控系統(tǒng)與微機(jī)五防之間的實時通信功能，對運行人員通過微機(jī)五防系統(tǒng)預(yù)防人身、設(shè)備傷害，防止誤操作具有重要的意義。

監(jiān)控系統(tǒng)；微機(jī)五防；Modbus TCP/IP通信協(xié)議；遙信

0 引言

隨著監(jiān)控系統(tǒng)功能的不斷完善和強(qiáng)大，水電廠的各個系統(tǒng)都逐漸通過遙信的方式與監(jiān)控系統(tǒng)通信。其中，微機(jī)五防系統(tǒng)作為水電廠預(yù)防人身、設(shè)備傷害，防止誤操作的重要手段之一，需要從監(jiān)控系統(tǒng)獲取各電壓等級的一次開關(guān)/刀閘的分/合閘狀態(tài)，為運行人員所開的操作票提供五防判據(jù)。本文介紹了一種采用Modbus TCP/IP通信協(xié)議，實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)和微機(jī)五防系統(tǒng)之間遙信功能的方案。

1 Modbus通信協(xié)議簡介

Modbus是全球工業(yè)領(lǐng)域最流行的一種通信協(xié)議，該協(xié)議采用主/從通信方式，每個從站設(shè)備須有唯一確定的地址。通信時首先由主站發(fā)出數(shù)據(jù)請求報文，從站接收到請求報文后再發(fā)送數(shù)據(jù)報文到主站；主站也可以直接發(fā)數(shù)據(jù)報文修改從站的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)雙向讀寫。

傳統(tǒng)的Modbus協(xié)議采用串行通信，包括ASCII、RTU兩種。隨著以太網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了Modbus TCP/IP。它充分利用以太網(wǎng)數(shù)據(jù)交換的優(yōu)勢，采用類似RTU的數(shù)據(jù)傳輸格式，在控制器主機(jī)之間實現(xiàn)通信。由于TCP/IP是一個面向連接的可靠協(xié)議，所以不需要校驗。本文中微機(jī)五防與監(jiān)控系統(tǒng)之間的通信就是采用Modbus TCP/IP協(xié)議。

2 監(jiān)控系統(tǒng)與微機(jī)五防系統(tǒng)通信方案

瀑布溝水電站監(jiān)控系統(tǒng)采用中水科技H9000系統(tǒng)，微機(jī)五防系統(tǒng)采用珠海優(yōu)特ZJXT-IV3型操作票專家系統(tǒng)。電站微機(jī)五防主機(jī)在網(wǎng)絡(luò)安全分區(qū)中屬于控制Ⅰ區(qū)，與監(jiān)控系統(tǒng)的物理連接如圖1。

按遙信關(guān)系，將微機(jī)五防主機(jī)定義為主站，將監(jiān)控系統(tǒng)廠內(nèi)通信服務(wù)器定義為從站。五防系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸關(guān)系如圖2所示。由圖可以看出，微機(jī)五防主機(jī)向監(jiān)控系統(tǒng)請求數(shù)據(jù)，監(jiān)控系統(tǒng)將采集的開關(guān)/刀閘狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送給微機(jī)五防主機(jī)，作為操作票是否符合五防要求的判據(jù)。在微機(jī)五防和監(jiān)控系統(tǒng)之間保證數(shù)據(jù)的單向傳遞，五防系統(tǒng)不向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送其他的控制操作命令，符合電站二次安防的設(shè)計要求。

圖1 微機(jī)五防與監(jiān)控系統(tǒng)物理連接

圖2 五防與監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸圖

3 通信功能實現(xiàn)

3.1 Modbus功能碼

Modbus協(xié)議支持200多種固定的功能碼，每一個功能碼用以實現(xiàn)唯一固定的功能。本方案選用03功能碼，它用于讀取一個或者多個保持寄存器中的當(dāng)前數(shù)值。

3.2 通信參數(shù)配置

由于采用的是Modbus TCP/IP協(xié)議，因此微機(jī)五防主機(jī)需要對從站IP、Modbus功能碼、寄存器起始地址等通信參數(shù)作配置。微機(jī)五防主機(jī)的通信規(guī)約參數(shù)配置如圖3所示。

圖3 微機(jī)五防主機(jī)通信規(guī)約參數(shù)設(shè)置

3.3 通信數(shù)據(jù)配置

微機(jī)五防主機(jī)讀取的監(jiān)控通信服務(wù)器數(shù)據(jù)報文是寄存器中保存的一個16位二進(jìn)制數(shù)，這個二進(jìn)制數(shù)每一位上的0/1值實際對應(yīng)遙信表中各電壓等級的開關(guān)刀閘的分/合閘狀態(tài)。在分別配置五防系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)的遙信點表時要保證點表中設(shè)備排序完全一致，一旦錯位，五防收到的錯誤信息可能造成嚴(yán)重后果。

3.4 通信報文解析

微機(jī)五防主機(jī)和監(jiān)控通信服務(wù)器之間的報文數(shù)據(jù)主要是各電壓等級的開關(guān)/刀閘狀態(tài)。其中，微機(jī)五防主機(jī)發(fā)送和接收的報文如圖4所示。

圖4 微機(jī)五防主機(jī)通信報文

監(jiān)控通信服務(wù)器發(fā)送和接收的報文如圖5所示。

圖5 監(jiān)控通信服務(wù)器通信報文

在通信中，微機(jī)五防主機(jī)首先向監(jiān)控通信服務(wù)器發(fā)送請求數(shù)據(jù)的報文，如表1所示。

監(jiān)控通信服務(wù)器收到請求數(shù)據(jù)的報文后，向微機(jī)五防主機(jī)返回數(shù)據(jù)報文，如表2所示。

表1 微機(jī)五防主機(jī)請求數(shù)據(jù)報文

表2 監(jiān)控通信服務(wù)器返回數(shù)據(jù)報文

其中遙信的報文內(nèi)容以2個字節(jié)（16位寄存器）為一組，以“5515”為例，各位的二進(jìn)制值與遙信表中的開關(guān)/刀閘對應(yīng)關(guān)系如表3所示。

表3 報文與遙信開關(guān)/刀閘對應(yīng)關(guān)系表

4 結(jié)束語

Modbus通信協(xié)議技術(shù)成熟，在具備TCP/IP連接的設(shè)備之間用Modbus TCP/IP通信簡單易行。本方案在瀑布溝水電站的成功應(yīng)用，滿足了微機(jī)五防系統(tǒng)對實時通訊的要求，且經(jīng)濟(jì)、靈活，程序可移植性強(qiáng)，對于水電站類似項目具有很高的借鑒意義。

[1]湯曉華,瞿萬軍,寧圻,等.水電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與微機(jī)五防的整合設(shè)計[J].繼電器,2007,35.

TN915.04

B

1672-5387（2011）03-0009-02

2011-04-11

周業(yè)榮（1972-），男，碩士，高級工程師，從事水電廠生產(chǎn)管理工作。