基于以太網的監控系統試驗平臺設計

周浩杰?曹艷明

摘要： ?基于班組在日常設備管理及員工培訓方面存在的問題，利用水電廠監控班組退庫物資，設計了基于以太網的監控系統試驗平臺，解決了監控班組在日常監控系統維護以及員工技能培訓過程中的難題，提升了班組設備管理水平，促進了班組新員工培訓進度。

關鍵詞： ?以太網;監控系統;試驗平臺

[中圖分類號] TM622 ? ?[文獻標志碼] A ? ?[文章編號]

前言

隨著電力系統自動化控制技術的不斷發展和要求，計算機監控系統在電力生產過程中已成為不可缺少的遠程監視和控制操作設備的手段，體現了不可替代的重要地位[1]。水電廠監控班組負責廠里監控系統的檢修維護工作，對水電站安全穩定發電起著重要作用。監控班組在進行日常設備維護以及員工培訓方面存在一些難點：

（1）班組目前大部分日常培訓、應急演練過度強調理論，實操較為欠缺，培訓效果不甚明顯，員工實操能力提高較慢。

（2）班組重大缺陷處理、技改兩措項目、SJ30通信調試實施前實際模擬驗證較為麻煩，部分工作無法進行實際驗證，直接按照理論方案實施，存在較大安全風險。

（3）班組監控系統中PLC、通信裝置等重要設備在備品到貨入庫后，未對其進行上電檢查及內部配置校驗，當此類設備出現故障時，無法立即進行更換處理，延長設備缺陷處理時間。

（4）電廠設備經過多年檢修、維護后，設備狀況基本趨于穩定，后續新員工進廠后缺少機會對設備進行實際動手操作。

基于以上問題，班組設計了一套試驗平臺，以提高班組設備維護管理水平，加快新員工技能培訓進程。

一、試驗平臺結構設計

（1）平臺設備布置結構

結合班組日常消缺、培訓等工作的需求，利用班組退庫物資，搭建一套基于以太網的計算機監控系統試驗平臺，試驗平臺采用標準42U服務器機柜。

試驗平臺由CPU模塊、IO模塊（開關量、模擬量、溫度量及開出量模塊）、開關電源、交換機、SJ30通信裝置、觸摸屏、網絡模塊、上位機服務器等組成。

（2）平臺網絡結構

系統參照現場監控系統現地控制單元采用兩套施耐德Unity PLC實現雙機熱備，觸摸屏、PLC、服務器等設備均接入交換機，使用TCP/IP通信。

二、試驗平臺功能設計

（1）操作員站及歷史站

兩個服務器均使用UNIX操作系統。在試驗平臺操作員站服務器上安裝NC3.0軟件，對其進行配置，將其配置為仿真操作員站。在試驗平臺歷史數據服務器上安裝NC3.0、mysql軟件，將其配置為仿真歷史數據服務器，將監控系統歷史數據文件拷貝至試驗平臺歷史數據服務器。

（2）繼電器插箱

配有繼電器插箱，實現開關量的輸出功能，可以外接元件完成一些控制功能，可進行控制操作的練習以及設備元件的檢查校驗。

（3）SJ30通信裝置

配有SJ30通信裝置，實現以總線方式采集現場設備數據的功能，可進行現場設備數據通信的練習以及現場設備配置的檢查、測試功能。

（4）I/O模塊

配有常用的開關量、模擬量等IO模塊，實現數據的采集讀取和輸出功能，通過外接傳感器元件，實現對傳感器的配置、數據采集、數據處理等操作，可進行自動化元件的檢驗、配置檢查和使用方法培訓。

（5）觸摸屏

配有觸摸屏，可以完成現場人機界面的搭建，可進行現場觸摸屏修改的工作的實際操練。

三、試驗平臺應用

（1）日常工作及缺陷處理

通過試驗平臺可以解決SJ30通信裝置調試問題，在現場重要區域出現SJ30裝置故障需更換設備時，可先在平臺上進行調試試驗，待確認設備運行穩定后，再更換設備，可極大降低工作中的潛在風險。在更換CPU過程中存在較高風險或突發狀況，可先使用試驗平臺進行模擬，再考慮進行現場實際操作。在現場設備需要升級軟件版本時，可使用試驗平臺進行備品固件版本升級，在設備出現故障時可直接進行更換。

（2）重大項目改造

在涉及一些重大項目改造時，需要提前編制方案，如果涉及更改PLC程序，需要提前進行修改驗證，但由于目前條件限制往往僅能依靠理論進行驗證。通過試驗平臺，可以模擬相關IO模塊驗證輸入輸出，確認更改后程序的邏輯正確性，確保方案中相關程序修改準確無誤。

（3）培訓及應急演練

可使用試驗平臺進行應急演練，模擬重大缺陷，進行應急演練實操，能夠極大提高班組應急處置能力。將試驗平臺用于日常培訓，能使班組員工將理論與實際緊密結合，起到較好的培訓效果。通過試驗平臺能夠模擬監控系統重要設備故障時的應急搶修場景，以此進行搶修工作實操仿真，可提高班組應急搶修能力。

（4）技術比武

使用試驗平臺可以進行技術比武的程序調試工作，也可作為技術比武平臺。由于平臺具有一定的開放性，通過外接元器件可以實現不同的功能，從而迅速將試驗平臺轉化為程序調試平臺或技術比武平臺，大大節省平臺搭建時間，提高程序調試效率，節約成本。

（5）元件檢查、校驗

通過試驗平臺可進行元器件的檢查、校驗，如各類自動化元件直接接入平臺可實時監測其測量信號，進行自動化元件的定值檢查，通過監測數據反饋進行定值調節。

四、試驗平臺應用效果

通過平臺的應用，有效提升了班組成員PLC控制工程設計能力、監控系統配置編程及調試能力、工業通訊網絡MB+及以太網等通訊協議的運用能力、人機界面（HMI）及觸摸屏的組態能力等。按照實踐題目的標準，設計計算機監控系統試驗平臺可進行的實踐培訓項目，班組轉變了培訓思路，探索出了新的員工培訓方式，將理論教學與實踐操作相結合，迅速提高員工的理論知識和實操水平。

通過將應急預案桌面推演推廣至實踐仿真演練，提升了班組應急演練效果，提高了班組應急搶修能力。在工作實施前，借助仿真平臺進行驗證，降低了在運行設備上工作帶來的潛在風險。使用試驗平臺提前完成SJ30通信裝置等重要設備的內部配置以及自動化元件定值的檢查校驗，緊急情況下可直接使用，提高了班組故障處理能力，節約了消缺時間。

五、結論

基于以太網的監控系統試驗平臺有效解決了班組監控系統日常維護及員工技能培訓工作過程中的難點，提升了班組設備管理水平，推進了班組員工技能培養進度。但試驗平臺的使用場景還有待開發，基于平臺的培訓項目也需要進行擴展和完善，以期在班組設備管理和員工培訓工作中發揮更大的作用。

參考文獻

[1]張天耀.大朝山水電站計算機監控系統升級改造[J].云南水力發電，2021，37（07）：252-256.