基于iFIX的水電站監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用

汪雙寬

摘 要本文根據(jù)勐乃河水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的基本控制需求，結(jié)合電站主控層級（中控室上位機）單元的控制要求，重點介紹如何以iFIX監(jiān)控軟件為設(shè)計平臺，對勐乃河水電站監(jiān)控系統(tǒng)電站主控層級（中控室上位機系統(tǒng)）進行開發(fā)。并通過通訊設(shè)計、畫面設(shè)計、數(shù)據(jù)定義與鏈接，后臺程序編寫，實現(xiàn)中控室的整個監(jiān)視、控制功能。

【關(guān)鍵詞】iFIX 水電站 監(jiān)控系統(tǒng)

iFIX是新一代計算機監(jiān)控系統(tǒng)，它是一套可以快速構(gòu)造和生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于Microsoft （各種32位Windows 平臺上）運行，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以動畫顯示、報警處理、流程控制、實時曲線、歷史曲線和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實際工程問題的方案。

1 上位機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計及硬件配置

1.1 上位機系統(tǒng)主站功能及硬件配置

根據(jù)勐乃河電站的控制要求，結(jié)合地理系統(tǒng)情況，勐乃河水電站中控室設(shè)置主機/操作員工作站2套，工程師工作站（兼通訊服務(wù)器）1套。

主機/操作員工作站主要供運行值班人員使用，并以互為熱備用方式工作，具有圖形顯示、全站運行監(jiān)視、操作控制、AGC、AVC調(diào)節(jié)、定值設(shè)定與變更工作方式等功能。電站所有的操作控制都可以通過鼠標器及鍵盤實現(xiàn)；通過彩色顯示器可以對電站的生產(chǎn)、設(shè)備運行作實時監(jiān)視，并取得所需的各種信息。具有定值設(shè)定與變更工作方式等功能。還可用于離線設(shè)置，對運行人員進行監(jiān)控仿真培訓。

1.2 監(jiān)控系統(tǒng)的內(nèi)部數(shù)據(jù)通訊

監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部通信，它主要是用來實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部工作站、服務(wù)器、現(xiàn)地控制單元等相互之間的通信。勐乃河電站監(jiān)控系統(tǒng)的內(nèi)部通信，工控機之間采用以太網(wǎng)（即Ether-net）。主要優(yōu)勢為以太網(wǎng)價格低、具有可擴展性、可采用先進的交換技術(shù)等。

1.3 監(jiān)控系統(tǒng)的外部數(shù)據(jù)通訊

水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)外部通訊的主要對象是上級調(diào)度系統(tǒng)（設(shè)置在星云鋁廠），此時的通訊稱為遠動。水情測報系統(tǒng)和水庫調(diào)度系統(tǒng)也設(shè)置在調(diào)度中心，監(jiān)控系統(tǒng)也需要與它們進行數(shù)據(jù)通訊。水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)外部通訊方式是通過上位機的通訊工作站來實現(xiàn)的，通過通訊工作站，信息可遠傳至電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)、水庫調(diào)度自動化系統(tǒng)。

勐乃河水電站外部通訊采用光纖通訊，由星云鋁廠敷設(shè)至勐乃河電站，主要做電話通訊及遠動控制用。

2 基于iFIX的監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建

2.1 實現(xiàn)功能

2.1.1 數(shù)據(jù)采集與處理軟件

可以實現(xiàn)系統(tǒng)的SOE量、狀態(tài)開關(guān)量的變位、記錄及報警處理；可以進行模擬量、溫度量的采集、處理及越限報警；可以對脈沖量、BCD數(shù)字量進出采集、計數(shù)及處理；可對I/O通道及模件、非法值處理及系統(tǒng)故障診斷。

2.1.2 實時數(shù)據(jù)庫管理軟件

可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫加載、數(shù)據(jù)庫基本運行計算、數(shù)據(jù)庫事件引發(fā)處理、數(shù)據(jù)庫功能塊及綜合處理計算、數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)庫服務(wù)等功能。

2.1.3 人機接口軟件

可以對系統(tǒng)管理員等進行管理權(quán)限分配，可對系統(tǒng)控制方式設(shè)置、切換、閉鎖，對遠方通訊信息進行處理。對系統(tǒng)權(quán)限進行控制，可處理報表登錄、顯示、打印、圖形畫面顯示、趨勢顯示、數(shù)值輸入、命令輸入等。

2.1.4 網(wǎng)絡(luò)管理、雙機切換處理軟件

可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)，進行雙機切換控制，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點狀態(tài)監(jiān)視、I/O故障檢測、軟件功能管理、軟件自恢復功能等。

2.1.5 設(shè)備驅(qū)動及通訊軟件

可連接各種PLC和其它設(shè)備，實現(xiàn)各種遠動規(guī)約。

2.1.6 歷史數(shù)據(jù)庫軟件

可實現(xiàn)標準實時庫與ODBC接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理。

2.1.7 LCU軟件

可進行實時數(shù)據(jù)加載，對系統(tǒng)時鐘、操作命令、進行處理。可對模擬量、開關(guān)量、脈沖量、BCD碼數(shù)據(jù)采集和處理，可控制閉鎖操作流程，對順序控制流程進行解釋與執(zhí)行，對I/O有效進行判別處理。

2.1.8 GPS時鐘同步處理軟件

可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)對時，GPS設(shè)備通訊、LCU模件分同步對時。

2.1.9 高級應(yīng)用軟件

實現(xiàn)站內(nèi)經(jīng)濟運行、自動電壓控制AVC、自動發(fā)電控制AGC、系統(tǒng)組態(tài)、系統(tǒng)配置、I/O數(shù)據(jù)庫組態(tài)、對象數(shù)據(jù)庫組態(tài)、圖形組態(tài)、可視化流程組態(tài)（包括梯形圖、SFC、功能塊、格式化文本）、歷史數(shù)據(jù)庫組態(tài)、報表組態(tài)、典型操作票軟件、微機防誤等。

2.2 上位機系統(tǒng)主要畫面設(shè)計與應(yīng)用

通過對監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)視、控制要求，設(shè)計了中控室監(jiān)控系統(tǒng)登錄畫面、中控室監(jiān)控系統(tǒng)畫面目錄、電站一次主接線圖畫面、發(fā)電機組開停機流程圖、壓縮空氣系統(tǒng)圖、油壓裝置監(jiān)視圖、測溫系統(tǒng)監(jiān)控圖、PLC網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機圖、歷史曲線圖、報警光字牌圖等。

2.3 IFIX數(shù)據(jù)庫處理的主要功能

iFIX監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)軟件的兩個基本功能是數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)采集是從現(xiàn)場獲得數(shù)據(jù)并將它們加工成可利用形式的基本功能，通常監(jiān)控系統(tǒng)通過I/O驅(qū)動軟件同I/O硬件設(shè)備直接通訊進行數(shù)據(jù)采集。并將采集來的數(shù)據(jù)傳送到設(shè)備映象表（DIT）的指定地址，接著掃描、報警和控制程序（SAC）讀入從DIT來的數(shù)據(jù)，進行處理并且將其傳送給過程數(shù)據(jù)庫。一旦監(jiān)控系統(tǒng)獲得數(shù)據(jù)，將進行處理并傳送給需要這些數(shù)據(jù)的程序，這個過程就是“數(shù)據(jù)處理”。其主要部分功能有過程數(shù)據(jù)庫（PDB）、設(shè)備映象表（DIT）、I/O驅(qū)動器（I/O Driver）、掃描、報警和控制程序（SAC）、人機對話（MMI）等。

人機對話（MMI）就是提供一個面向過程的窗口，通過現(xiàn)場傳感器，儀表設(shè)備及計算機的共同作用使操作員及時了解現(xiàn)場情況。在監(jiān)控系統(tǒng)中，采用全圖形化的用戶界面，以人機交互式方式生成顯示畫面及完成實時數(shù)據(jù)的動態(tài)鏈接，并且實時地顯示過程現(xiàn)場各種數(shù)據(jù)的動態(tài)變化。

3 程序編寫

IFIX由于采用了面向?qū)ο箝_發(fā)的組態(tài)方式，其內(nèi)嵌的腳本語言為Visual Basic for Applications（VBA）。使用VBA可以制定和擴展iFIX的功能，例如建立一個用戶向?qū)?，在點擊某個按鈕時自動創(chuàng)建一個iFIX畫面。另外，VBA可靈活運用、搜索和修改iFIX應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)。過VBA可以實現(xiàn)擴展或優(yōu)化iFIX的應(yīng)用功能、靈活操作某個iFIX 應(yīng)用程序或其數(shù)據(jù)、創(chuàng)建用戶對話框來與操作員交換數(shù)據(jù)、從幾個iFIX應(yīng)用程序里集成數(shù)據(jù)、創(chuàng)建向?qū)Э梢栽邳c擊某個按鈕時執(zhí)行幾個任務(wù)。

4 結(jié)論

本文圍繞勐乃河水電站計算機監(jiān)控上位機系統(tǒng)的基本監(jiān)視、控制對象及要求，介紹了組態(tài)開發(fā)的基本步驟。首先對上位機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主機/操作員工作站、工程師工作站（兼通訊服務(wù)器）做了功能介紹，并提出了工作站基本的硬件配置。同時簡要分析IFIX監(jiān)控系統(tǒng)所包括的軟件模塊及主要可以實現(xiàn)的功能、軟件分布的路徑及執(zhí)行程序等。

參考文獻

[1]王慧斌，于洪珍.監(jiān)控系統(tǒng)的用戶界面設(shè)計[J].電站系統(tǒng)工程，2003（04）.

[2]蒙學東.京南水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的人機界面[J].水電廠自動化，2000（01）.

[3]畢明爽，張允.水電站微機監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制單元（LCU）設(shè)計的探討[J].吉林水利，2003（09）.

作者單位

云南農(nóng)墾配售電有限責任公司 云南省昆明市 650011