兩級泵站數(shù)據(jù)接口方案研究

徐繼華

（深圳市東深電子股份有限公司，廣東 深圳 518057）

1 系統(tǒng)概述

深圳市北線引水工程上埔泵站的地理位置位于廣東粵港供水有限公司的雁田管理部管理范圍內(nèi)，同時與廣東粵港供水有限公司的上埔泵站共用水源。因此，深圳市北線引水工程上埔泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)需要考慮與已有的廣東粵港供水有限公司的計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行無縫連接，與該系統(tǒng)進行必要的、關鍵信息的數(shù)據(jù)交換。

為實現(xiàn)及時、安全、穩(wěn)定、可靠的關鍵信息數(shù)據(jù)交換，深圳市北線引水工程上埔泵站監(jiān)控系統(tǒng)與廣東粵港供水有限公司的計算機監(jiān)控系統(tǒng)之間的接口形式、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式、采集頻率和精確度等技術指標都必須滿足雙方系統(tǒng)要求。

2 需求分析

深圳市北線引水工程上埔泵站及 110 kV專用變電站自動化系統(tǒng)是深圳市北線引水工程的重要組成部分，該工程既要與廣東粵港供水有限公司的計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換以獲得影響泵站運行和調(diào)度的重要關鍵信息，同時也承擔著為今后北線引水工程調(diào)度中心提供基礎信息采集的功能。因此，其安全、穩(wěn)定、可靠運行是非常重要的。

而廣東粵港供水有限公司的計算機監(jiān)控系統(tǒng)作為一個國內(nèi)最成功的梯級泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)，已經(jīng)安全可靠地運行了多年，也取得很多寶貴經(jīng)驗，其完善的安全體系和嚴格管理制度，是其安全運行、穩(wěn)定可靠的保障。

隨著深圳市北線引水工程上埔泵站及 110 kV專用變電站自動化系統(tǒng)建設的不斷深入，兩個監(jiān)控系統(tǒng)之間如何銜接，已經(jīng)成為近期的工作重點。

下面將從業(yè)務應用需要、安全需要和管理需要出發(fā)，進行雙方需要交換數(shù)據(jù)的需求分析。

2.1 業(yè)務應用需要

以深圳市北線引水工程上埔泵站的角度，從業(yè)務應用的需要出發(fā)，為了能夠確保深圳市北線引水工程上埔泵站的正常運行，上埔泵站110 kV專用變電站需要與廣東粵港供水有限公司的計算機監(jiān)控系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)獲得二者之間的聯(lián)絡開關的實時信息，以實現(xiàn)電氣開關之間聯(lián)動和閉鎖功能。

以廣東粵港供水有限公司的計算機監(jiān)控系統(tǒng)的角度，從業(yè)務應用的需要出發(fā)，需要從深圳市北線引水工程上埔泵站監(jiān)控系統(tǒng)采集的信息包括各機組運行狀態(tài)、泵站流量信息以及110 kV專用變電站的開關狀態(tài)等電氣狀態(tài)及參數(shù)。

2.2 安全運行需要

考慮到廣東粵港供水有限公司的計算機監(jiān)控系統(tǒng)和深圳市北線引水工程上埔泵站監(jiān)控系統(tǒng)均為專用的生產(chǎn)業(yè)務系統(tǒng)，其安全性、可靠性要求高，如果將上述兩個監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡簡單連接，勢必存在受到外部病毒或黑客的攻擊的潛在威脅。因此，需要對各個網(wǎng)絡進行分段管理，通過采用防火墻、建立VPN專用隧道或采用傳統(tǒng)的獨立串口等方式進行安全處理，以保障網(wǎng)絡的安全。

從數(shù)據(jù)安全性上，需要對所有交換數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式進行校驗，數(shù)值范圍進行嚴格控制，確保交換數(shù)據(jù)安全性、正確性和準確性。為了保障兩個系統(tǒng)的時間同步，建議采用同一型號的GPS衛(wèi)星時鐘同步裝置。

2.3 生產(chǎn)管理需要

深圳市北線引水工程上埔泵站監(jiān)控系統(tǒng)方面，在為了保障系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運行，需要實現(xiàn)流量平衡計算、站間安全閉鎖、電氣安全閉鎖、優(yōu)化調(diào)度計算、數(shù)據(jù)報表開發(fā)和操作界面的開發(fā)等工作。

在廣東粵港供水有限公司方面需要改進的工作包括：流量平衡計算、站間安全閉鎖、電氣安全閉鎖、優(yōu)化調(diào)度計算、智能報表開發(fā)、模擬屏的改造和現(xiàn)有操作界面的修改等工作。

3 方案設計

任何一個計算機監(jiān)控系統(tǒng)都是關鍵的生產(chǎn)業(yè)務系統(tǒng)，一直受到生產(chǎn)管理人員和生產(chǎn)運行人員的高度關注。

廣東粵港供水有限公司的計算機監(jiān)控系統(tǒng)作為水利信息化、自動化建設的樣板工程，已經(jīng)安全穩(wěn)定了多年，得到了水利行業(yè)內(nèi)的高度認可，其技術水平、運行效率和管理方法都有很多值得學習和借鑒的。

深圳市北線引水工程上埔泵站監(jiān)控系統(tǒng)作為深圳水利信息化建設的重要組成部分，將為深圳今后的經(jīng)濟發(fā)展提供重要的保障。

上述兩個系統(tǒng)共處在廣東粵港供水有限公司的雁田管理部管理大院內(nèi)，有共同的水源。因此，二者之間必然通過必要的數(shù)據(jù)交換，通過及時、安全、穩(wěn)定、高效的協(xié)調(diào)和配合才能保障“有水可取、取之有道、協(xié)同配合、工作高效”。

根據(jù)廣東粵港供水有限公司的計算機監(jiān)控系統(tǒng)和深圳市北線引水工程上埔泵站監(jiān)控系統(tǒng)的設計，以及需要進行數(shù)據(jù)交換的需要采用PLC通信方案。

由于在兩個監(jiān)控系統(tǒng)之間距離不超過1.2 km，通信線走室外電纜溝。考慮到防雷和電磁場對通訊引起的干擾，不建議用帶屏蔽線的通信電纜，建議采用敷設光纜實現(xiàn)兩個站之間的數(shù)據(jù)交換。在光纜的兩端使用光電轉(zhuǎn)換器（光纖轉(zhuǎn)RS485通訊接口）。所以兩個站之間交換的數(shù)據(jù)就不存在直接在網(wǎng)絡上交換，可以保障數(shù)據(jù)的安全。

兩個站之間以Profibus DP的方式進行通訊，在雙方的PLC總線上掛兩個Profibus DP通訊模塊，一個作從站一個作主站。主站從從站PLC中讀取數(shù)據(jù)，然后把數(shù)據(jù)上傳到系統(tǒng)的應用服務器。從站PLC把數(shù)據(jù)發(fā)到主站PLC中，然后把數(shù)據(jù)上傳到系統(tǒng)的應用服務器。

這種方式的數(shù)據(jù)交換接口通過PLC總線上的Profibus DP通訊模塊作為數(shù)據(jù)交換的核心組件。Profibus DP通信方式對PLC編寫程序工作量較少、調(diào)試的周期短、效率高、安全性高，從而保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性。

4 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

根據(jù)本方案的實際需要，設計一面新增的LCU屏柜。根據(jù)北線上埔泵站和粵港泵站雙方確認的最終點表數(shù)據(jù)通過Profibus DP總線進行數(shù)據(jù)讀寫操作。對粵港泵站新增加的2臺威勝電度表進行通信，讀取電度表里面的數(shù)據(jù)。并且把數(shù)據(jù)上傳到兩個泵站的計算機監(jiān)控系統(tǒng)中形成報表的形式。對粵港泵站變電站的聯(lián)絡開關斷路器合閘、分閘和隔離開關合閘、分閘操作進行電器上安全閉鎖操作編程。對粵港泵站變電站旗上線斷路器和開關刀閘操作進行電器上安全閉鎖操作編程。北線上埔泵站日計劃用水量（具體到小時）、周/月計劃用水量（具體到天）通過監(jiān)控接口分別定時每天、每周、每月通過上埔泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)把數(shù)據(jù)寫到上埔泵站公用系統(tǒng)PLC中，數(shù)據(jù)通過Profibus DP總線傳給粵港泵站新增的PLC中，然后粵港泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)從粵港泵站新增的PLC中讀取數(shù)據(jù)，形成報表的形式存在粵港泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務器里。

粵港泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)功能包括：根據(jù)北線上埔泵站和粵港泵站雙方已經(jīng)確認的點表數(shù)據(jù)進行點定義；修改現(xiàn)有粵港泵站電氣主結線圖；對電氣數(shù)據(jù)進行存檔，形成報表的形式（主變?nèi)請蟊怼⒃聢蟊怼⒛陥蟊怼⒙?lián)絡線日報表、聯(lián)絡線月報表、聯(lián)絡線年報表、周/日計劃用水量、文丘里管流量數(shù)據(jù)采集）；添加電氣操作畫面（旗上線斷路器合閘、分閘和開關刀閘合閘、分閘操作畫面、聯(lián)絡開關斷路器合閘、分閘和隔離開關合閘、分閘操作畫面）。