電調(diào)Scada 前置通訊技術(shù)及應(yīng)用

曹 陽(yáng)

（重慶鋼鐵股份公司能控中心，重慶 401254）

1 引言

通訊技術(shù)在現(xiàn)代自動(dòng)化系統(tǒng)中不僅是下位機(jī)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的重要技術(shù)，也是上位機(jī)采集下位機(jī)或者現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的重要手段。沒有通訊就談不上自動(dòng)化，就談不上數(shù)據(jù)處理和分類、乃至是自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)用。目前，重鋼的通訊技術(shù)也日趨成熟，在生產(chǎn)的后備技術(shù)中扮演著一個(gè)重要的角色，本文就以前置通訊技術(shù)及在重鋼scada 系統(tǒng)中的運(yùn)用進(jìn)行闡釋。

2 RTE

2.1 RTE 的概念

RTE（Real Time Environment）是一個(gè)實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境。它為其它運(yùn)行管理(如實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理，人機(jī)界面管理等)及具體應(yīng)用(重鋼電調(diào)實(shí)時(shí)監(jiān)控,電能量管理系統(tǒng)，調(diào)度員培訓(xùn)模擬系統(tǒng)等)提供一個(gè)運(yùn)行環(huán)境；也為不同等級(jí)的用戶(應(yīng)用開發(fā)員,系統(tǒng)管理員，系統(tǒng)操作調(diào)度員) 提供一個(gè)良好的開發(fā)運(yùn)行環(huán)境。

所謂環(huán)境，指的就是一整套的管理進(jìn)程和一整套的服務(wù)以及一整套的管理操作畫面。

從廣義上說，RTE 是一個(gè)包在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)外面的一個(gè)管理系統(tǒng)；它管理監(jiān)視整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)中的系統(tǒng)級(jí)進(jìn)程(RTE 各個(gè)進(jìn)程,控制臺(tái)進(jìn)程等)、用戶系統(tǒng)、BOB、網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備等“資源”，為用戶提供一個(gè)良好的運(yùn)行開發(fā)環(huán)境。

2.2 RTE 的主要功能

RTE 提供無差錯(cuò)的成組廣播通訊服務(wù)，每個(gè)工作站使用成組廣播方式發(fā)送報(bào)文時(shí)每個(gè)報(bào)文都帶有順序號(hào)，且保存一定數(shù)量的已發(fā)過的報(bào)文。每個(gè)接收?qǐng)?bào)文的工作站都要校驗(yàn)報(bào)文的順序號(hào)是否連續(xù)，若連續(xù)則處理收到的報(bào)文；若順序號(hào)不連續(xù)，則向發(fā)出報(bào)文的工作站發(fā)出詢問報(bào)文，請(qǐng)求重傳丟失的報(bào)文。任何一個(gè)工作站收到詢問報(bào)文之后，從被保存的報(bào)文中選出被請(qǐng)求的報(bào)文發(fā)給發(fā)出請(qǐng)求的工作站。

RTE 提供簡(jiǎn)單明了的API(應(yīng)用編程接口)；其API 所需的參數(shù)為：傳送數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)首地址的指針，傳送數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度以及聯(lián)結(jié)名(如“RTE”)；使用該API 的程序只要在編程時(shí)說明有關(guān)的頭文件，編譯聯(lián)結(jié)時(shí)說明有關(guān)的庫(kù)文件即可。

2.3 RTE 事件管理

2.3.1 事件的注冊(cè)管理

當(dāng)BOB 實(shí)例啟動(dòng)時(shí)，必須向RTE 注冊(cè)，其注冊(cè)的內(nèi)容是：該BOB 實(shí)例可以處理哪些事件，哪些事件是應(yīng)該被主BOB 及備用BOB 實(shí)例處理，哪些事件是應(yīng)該被鏡象BOB 實(shí)例處理。

事件注冊(cè)管理記錄每個(gè)被注冊(cè)的事件都有哪些BOB 實(shí)例注冊(cè)此事件，作為今后事件管理分發(fā)事件的唯一依據(jù)。

事件注冊(cè)管理向RTE 發(fā)出“報(bào)告BOB 實(shí)例狀態(tài)”事件，以報(bào)告該BOB 實(shí)例已經(jīng)激活。

事件注冊(cè)管理進(jìn)程每個(gè)工作站只有一個(gè)，且只處理本工作站的BOB 實(shí)例發(fā)出的注冊(cè)事件；該注冊(cè)事件不發(fā)往其它工作站。

2.3.2 事件的接收管理

a.每個(gè)工作站應(yīng)有一個(gè)事件的接收進(jìn)程。

b.該進(jìn)程接收其它工作站通過成組廣播方式以及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式發(fā)來的事件。

c.該進(jìn)程對(duì)收到的事件采取以下方式處理。

d.若是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式發(fā)來的事件可以馬上掛到目的BOB 實(shí)例所在的系統(tǒng)事件處理隊(duì)列上。

e.若是重要級(jí)的事件可以馬上掛到系統(tǒng)事件處理隊(duì)列上。

f.若是BOB 級(jí)事件應(yīng)分發(fā)到除系統(tǒng)事件之外的其它用戶系統(tǒng)的接收處理隊(duì)列上。

2.3.3 事件的接收與分發(fā)

每個(gè)工作站的每個(gè)系統(tǒng)都應(yīng)有一個(gè)事件管理進(jìn)程。事件管理進(jìn)程處理事件的接收與分發(fā)。該進(jìn)程接收該系統(tǒng)所屬的BOB 實(shí)例往外發(fā)送的事件并接收本工作站其它系統(tǒng)以及其它工作站發(fā)來的事件，根據(jù)事件注冊(cè)記錄將事件發(fā)往本系統(tǒng)所有注冊(cè)該事件的BOB 實(shí)例進(jìn)程。事件總線和BOB 之間的邏輯結(jié)構(gòu)圖，如圖1。

圖1 事件總線和BOB 之間邏輯結(jié)構(gòu)圖

事件總線通過事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制進(jìn)行BOB 數(shù)據(jù)交換和通信，應(yīng)用中多數(shù)BOB 都是通過這種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。事件總線由RTE 的事件管理功能完成。還有一些應(yīng)用直接通過使用其他BOB 處理后的數(shù)據(jù)來進(jìn)行通信，我們稱之為數(shù)據(jù)總線通信。一般情況下，每個(gè)BOB 的數(shù)據(jù)是不能被其他應(yīng)用使用的，所以這種方式的數(shù)據(jù)交換一定要有同步機(jī)制保證數(shù)據(jù)的完整性和一致性。

2.3.4 系統(tǒng)監(jiān)視管理

系統(tǒng)管理程序（system manager〕監(jiān)視其它所有的工作站，若發(fā)現(xiàn)某個(gè)工作站故障，則改變?cè)谟嘘P(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中該結(jié)點(diǎn)所屬的所有元素（系統(tǒng)，子系統(tǒng)，BOB〕的狀態(tài)；將其它結(jié)點(diǎn)上與該故障結(jié)點(diǎn)的元素配對(duì)的元素（子系統(tǒng)，BOB）設(shè)置為相應(yīng)的狀態(tài)（即由備分態(tài)設(shè)為在線態(tài)）。

位于各個(gè)工作站上的管理程序監(jiān)視在該工作站上的所有的激活態(tài)BOB。若某個(gè)BOB 故障，則認(rèn)為該BOB 所在的子系統(tǒng)故障，則改變?cè)谟嘘P(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中該子系統(tǒng)及所屬的BOB 的狀態(tài)（即設(shè)置故障態(tài)）并對(duì)故障子系統(tǒng)所屬的BOB 進(jìn)行善后處理；并將其它結(jié)點(diǎn)上與該故障子系統(tǒng)同一工作組的配對(duì)的子系統(tǒng)及所屬的BOB 設(shè)置為相應(yīng)的狀態(tài)（由備分態(tài)設(shè)置為在線態(tài)）。

3 前置數(shù)據(jù)采集軟件

3.1 前置數(shù)據(jù)采集軟件主體結(jié)構(gòu)

在重鋼新區(qū)電力調(diào)度前置數(shù)據(jù)采集中采用了兩個(gè)BOB 的結(jié)構(gòu)：（1）SERBOB。它負(fù)責(zé)與對(duì)端子站建立鏈路，I/O 讀寫、規(guī)約處理，不涉及對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作，因此可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)修改時(shí)，進(jìn)程不停、鏈路不斷。（2）TELBOB。它負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)操作，便于安裝和同步，保證數(shù)據(jù)庫(kù)的一致性。同時(shí)接收人機(jī)指令，修改數(shù)據(jù)庫(kù)，發(fā)送命令到SERBOB。下面是RTE和兩個(gè)BOB 的結(jié)構(gòu)邏輯圖,如圖2。

圖2 RTE 和BOB 的結(jié)構(gòu)邏輯圖

3.2 前置數(shù)據(jù)采集軟件功能結(jié)構(gòu)

重鋼新區(qū)的scada 實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器有2 臺(tái)，他們都并列運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。正常運(yùn)行情況下，每臺(tái)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器承擔(dān)部分?jǐn)?shù)據(jù)采集任務(wù)。每臺(tái)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器都配置數(shù)據(jù)采集進(jìn)程和數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)庫(kù)。按照利于管理、維護(hù)簡(jiǎn)單、避免頻繁切機(jī)的原則對(duì)RTU 制定了負(fù)載分配表。負(fù)載分配表可以由用戶自定義（初始設(shè)定由維護(hù)系統(tǒng)自動(dòng)完成），正常情況下，根據(jù)負(fù)載分配表，鏈路首先會(huì)運(yùn)行在優(yōu)先等級(jí)最高的節(jié)點(diǎn)。

當(dāng)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器故障或數(shù)據(jù)采集進(jìn)程故障時(shí)進(jìn)行任務(wù)切換。在并列運(yùn)行的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器中，有一臺(tái)服務(wù)器被系統(tǒng)任命為管理者，另一個(gè)服務(wù)器為被管理者，管理者服務(wù)器的telbob 進(jìn)程行使指揮調(diào)度權(quán)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集任務(wù)的分配和管理。當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，該節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集任務(wù)由其它節(jié)點(diǎn)承擔(dān)，鏈路也會(huì)根據(jù)負(fù)載分配表逐級(jí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。

前置通訊采集軟件的一個(gè)功能結(jié)構(gòu)如圖3。

圖3 前置通訊采集示意圖

3.3 前置數(shù)據(jù)采集軟件功能說明

（1）具有并列運(yùn)行及切換功能，多機(jī)互為備用，大大增強(qiáng)了數(shù)據(jù)采集功能的可靠性。

（2）具備對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)響應(yīng)功能，使得通信數(shù)據(jù)具備實(shí)時(shí)性。

（3）具有完備齊全的規(guī)約庫(kù)，可以對(duì)各種遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約及其他規(guī)約進(jìn)行處理

（4）具有實(shí)用、簡(jiǎn)單、方便和高效的雙邊表維護(hù)工具。

（5）各條鏈路之間相互獨(dú)立，各條通信鏈路的性能和類型可以隨通信的要求而各不相同，并且可以動(dòng)態(tài)修改。

（6）具有豐富的監(jiān)視工具。可以對(duì)通信的每一條鏈路進(jìn)行詳盡的監(jiān)視，也可以對(duì)一條鏈路上的每一個(gè)廠站進(jìn)行詳盡的監(jiān)視，還可以對(duì)通信中的每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，而且可以對(duì)每一條鏈路上的源碼數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視。

（7）具有豐富的控制工具?？梢詫?duì)通信的每一條鏈路進(jìn)行啟動(dòng)、停止、重起和切換操作，還可以對(duì)數(shù)條鏈路進(jìn)行一次性啟動(dòng)、停止和重起操作。

（8）具有功能豐富、使用方便的維護(hù)工具?？梢詫?duì)每一條通信鏈路進(jìn)行方便的調(diào)試和測(cè)試。

4 結(jié)束語

在智能化變電站應(yīng)用系統(tǒng)中，scada 前置通訊起著非常重要的作用，可以說沒有前置通訊，后面的PAS 系統(tǒng)、DTS 系統(tǒng)、AGC 系統(tǒng)等都是無法完成其功能效果的。通過前置通訊把數(shù)據(jù)采集到主站scada 中來，完成了一系列的不必要的手動(dòng)工作，方便了調(diào)度員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，為調(diào)度提供了可靠、穩(wěn)定的保障。

[1]謝希仁.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003.

[2]王成良.數(shù)據(jù)技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社.2011.

[3]Klaus-Peter Brand。變電站自動(dòng)化[M].北京：中國(guó)電力出版社.2009.