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        Intouch組態(tài)軟件在換流站集控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

        2011-10-09 00:39:06戴迪王麗麗鄭華閻冬梅
        電氣開關(guān) 2011年2期
        關(guān)鍵詞:換流站列表應(yīng)用程序

        戴迪,王麗麗,鄭華,閻冬梅

        (1.湖北超高壓輸變電公司,湖北 武漢 430050;2.三峽電力職業(yè)學(xué)院,湖北 宜昌 443002)

        1 前言

        MACH2(Modular advanced control HVDC&SVC 2ndedition)系統(tǒng)稱為超高壓直流以及輸電以及靜態(tài)無功補償?shù)诙K化高級控制系統(tǒng),是ABB公司開發(fā)的用于輸電工程的一種控制保護系統(tǒng)。MACH2系統(tǒng)是一種基于軟件和硬件的開發(fā)平臺,也是一種適用于直流輸電的控制保護系統(tǒng)。

        MACH2系統(tǒng)主要有以下幾個部分組成:

        硬件:包括標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)計算機、PCI板卡,多種專用電路板。

        軟件:包括操作系統(tǒng)(XEX,Win NT)及相關(guān)系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件,編程和調(diào)試環(huán)境Hidraw,輔助系統(tǒng)等。

        MACH2系統(tǒng)盡可能多的使用商業(yè)的“集成軟件”,以Window NT/XP為基礎(chǔ)的HMI人機接口(Human Machine Interface)、暫態(tài)分析、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和查看器、通訊等組成。常見的MACH2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

        整個MACH2系統(tǒng)整體可分為兩個層次:站層和設(shè)備層。其中,站層主要包括SCADA和遠(yuǎn)動通訊系統(tǒng)及站級CAN網(wǎng),設(shè)備層則包括交直流站控系統(tǒng)、直流極控系統(tǒng)、直流保護系統(tǒng)等。HMI程序工作于圖1所示的SCADA工作站上,故本文的主要研究對象為站層。目前江陵換流站采用的是直流輸電系統(tǒng)中較為常用的MACH2系統(tǒng),故本文以江陵換流站為例對其HMI程序進行研究和分析。

        2 MACH2系統(tǒng)HMI實現(xiàn)

        2.1 InTouch介紹

        現(xiàn)在在變電站綜合自動化系統(tǒng)中,使用了多種人機界面,有的是通用軟件,有的是專門開發(fā)的軟件。目前江陵換流站使用的是基于InTouch開發(fā)的HMI,In-Touch和這些軟件相比,主要特點是[1]:

        (1)最大限度的開放性。InTouch的運行環(huán)境是WinNT/XP,基本的通訊格式包括“快速DDE”和SuiteLink。其中,快速DDE兼容微軟的 DDE,因此許多Windows下運行的軟件都可以與InTouch直接通訊。為了與其他設(shè)備通訊,InTouch有600種通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件(I/O Server),可以與不同的設(shè)備通訊。InTouch還提供了一個工具軟件,幫助編寫通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件。

        圖1 MACH2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

        (2)網(wǎng)絡(luò)功能。InTouch支持微軟的各種網(wǎng)絡(luò),組網(wǎng)非常簡單。

        (3)數(shù)據(jù)庫功能。InTouch除了自身帶有數(shù)據(jù)庫以外,還支持SQL語言,可以方便地與其他數(shù)據(jù)庫連接。

        (4)易使用和掌握。InTouch的編程因為方法非常簡單,所以多稱為組態(tài),是面向非計算機專業(yè)的工程人員,任何專業(yè)的工程技術(shù)人員和維修人員都可以掌握。一方面縮短了應(yīng)用開發(fā)周期,另一方面方便了變電站用戶修改和開放上位軟件。

        圖2顯示用于構(gòu)建與運行應(yīng)用程序的InTouch HMI核心組件。

        圖2 Intouch核心組件關(guān)系圖

        從圖2可以看出,整個Intouch HMI由應(yīng)用程序管理器、Windows Maker、Windows Viewer以及用戶 HMI程序構(gòu)成,通過應(yīng)用程序管理器可以分別啟動Windows Maker和Windows Viewer組件對用戶HMI程序進行編輯和運行。目前江陵換流站全部OWS均安裝了Windows Viewer,但僅在 EWS上安裝了 Windows Maker,通過 Windows Maker可以查看HMI內(nèi)部的代碼,了解整個HMI程序運行過程。

        2.2 標(biāo)記

        在InTouch應(yīng)用程序中,標(biāo)記代表數(shù)據(jù)項,在腳本中相當(dāng)于全局變量。對于需要使用應(yīng)用程序?qū)ζ鋵傩赃M行監(jiān)視或控制的過程組件,可以為其創(chuàng)建標(biāo)記。

        在Intouch中標(biāo)記可分為內(nèi)存標(biāo)記和I/O標(biāo)記,內(nèi)存標(biāo)記相當(dāng)于本地變量和其他語言一樣,這些變量用于存放程序運行時的各種數(shù)據(jù)。I/O標(biāo)記存放的則不是數(shù)據(jù)而是一個遠(yuǎn)程的鏈接標(biāo)識,通過對I/O變量的調(diào)用,即可訪問對應(yīng)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù),若要使用I/O型變量,必需在標(biāo)記名典中對其訪問名進行相應(yīng)設(shè)置[2]。

        (1)訪問名:可隨意填寫,為方便維護,一般使其與主題名相同。

        (2)節(jié)點名:I/O Server所在上位機的IP地址,若其與InTouch安裝在同一臺機器上,則可不填。本例中,I/O Server裝MACH2前置機上,故該項應(yīng)填寫相應(yīng)的MACH2主機名。

        (3)應(yīng)用程序名:InTouch所要訪問的I/O Server的進程名稱。

        (4)主題名:應(yīng)與I/O Server中的對應(yīng)的 Topic Name(題名)相同,以保證InTouch與I/O Server的正常通訊。

        在MACH2系統(tǒng)中前置機上的各種模擬及開關(guān)量正是通過I/O標(biāo)記取得的,下面將對I/O標(biāo)記如何在江陵站HMI程序中獲取數(shù)據(jù)的過程做一個深入的分析。

        HMI與前置MACH2主機交換數(shù)據(jù)是通過I/O標(biāo)記來完成的,通過使用不同的I/O標(biāo)記HMI可以從前置機獲得狀態(tài)信息、數(shù)值信息等。在前置MACH2主機中所運行的MAIN程序起到了I/O Server的作用,MAIN程序?qū)⑴渲煤玫腎/O標(biāo)記利用站LAN和SuiteLink協(xié)議將這些標(biāo)記共享給OWS等運行HMI程序的機器。HMI程序通過配置好的I/O標(biāo)記獲得這些被共享的I/O標(biāo)記信息,其詳細(xì)過程如圖3所示[3]。

        圖3 I/O標(biāo)記數(shù)據(jù)交換示意圖

        圖3中MACH2主機在站LAN里的主機名應(yīng)為HMI程序里訪問名中的節(jié)點名稱,應(yīng)用程序名則應(yīng)為MACH2主機上提供I/O服務(wù)的程序的進程名,這里應(yīng)為MAIN。主題名和項目名稱應(yīng)與MAIN程序共享的主題名和項目名對應(yīng)。

        2.3 狀態(tài)量數(shù)據(jù)交換分析

        首先在 Windows Maker界面打開窗口 Jingzhou LAN,如圖4所示。

        圖4 Jingzhou LAN窗口編輯界面

        本文將以ACP1A狀態(tài)指示燈為例,分析開關(guān)量是如何從MACH2前置主機最終傳遞到HMI界面上的。雙擊ACP1A旁的綠色方塊,出現(xiàn)該方塊的屬性對話框,在屬性對話框中選擇模擬屬性彈出圖5窗口。

        將以上表達(dá)式的計算結(jié)果和斷點值進行比較即可決定該長方形對象的顏色,在InTouch里最多可設(shè)置9個斷點值,最多可改變10種顏色。從圖6中可以看到該對象共使用了4個斷點值從而劃分出了5個顏色區(qū)間,其顏色與表達(dá)式值的對應(yīng)關(guān)系如表1所示。

        圖5 ACP1A狀態(tài)指示方塊模擬屬性

        表1 表達(dá)式與顏色對應(yīng)表

        下面以ACP11SystemActive標(biāo)記為例來分析該標(biāo)記的值是從何處獲得的。

        為了了解ACP11SystemActive標(biāo)記獲取數(shù)據(jù)的過程,首先必須找到ACP11SystemActive標(biāo)記獲取數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源。啟動Intouch應(yīng)用程序管理器,在應(yīng)用程序選擇列表中,選擇江陵換流站目前所使用的HMI程序,選定后啟動Windows Maker進入開發(fā)界面。在開發(fā)界面中選擇“特別”菜單,在彈出的下拉菜單中選擇標(biāo)記管理器,之后出現(xiàn)圖6窗口。

        圖6 標(biāo)記名屬性對話框

        點擊選擇按鈕后彈出標(biāo)記名列表,從列表中找到ACP11SystemActive標(biāo)記,選擇該標(biāo)記即可進入該標(biāo)記的屬性對話框。點擊圖7中的訪問名按鈕,彈出訪問名列表,選擇ACP11SystemActive標(biāo)記對應(yīng)的訪問名ACP1A,點擊修改進入訪問名配置對話框,如圖7所示。

        從圖6和圖7可以看出ACP11SystemActive標(biāo)記是一個I/O標(biāo)記,它對應(yīng)的訪問名為ACP1A。它使用SuiteLink協(xié)議從主機名為X51的主機上的Main程序獲取數(shù)據(jù)。在EWS上打開資源管理器查看站LAN上的計算機后發(fā)現(xiàn)站LAN上并沒有主機名為X51的計算機,由此可以判斷,該I/O標(biāo)記的主機名是在HMI程序運行時重新指定的。

        圖7 訪問名配置對話框

        選擇“特別”菜單下的腳本按鈕,點擊應(yīng)用程序腳本,此時可以查看應(yīng)用程序啟動時,運行時和結(jié)束時所執(zhí)行的腳本。在應(yīng)用程序啟動時包含如下腳本:

        CALL StartupScript();

        由上面代碼可以看出,應(yīng)用程序在啟動時調(diào)用了StartupScript函數(shù),在 QuickFunction中找到 Startup-Script函數(shù),該函數(shù)部分代碼如下:

        ………

        CALL ReadConsolData();

        CALL SetDdeApplicationTopic();

        由以上代碼可以看到StartupScript函數(shù)調(diào)用了ReadConsolData函數(shù),在 ReadConsolData函數(shù)中可以找到如下兩段代碼:

        IniFileName=InfoInTouchAppDir()+“Application.INI”;

        Mach2_ACP1A =INIReadString(IniFileName,“INIT”,“Mach2 S1 ACP1A Node Name”);

        第一行代碼是獲取HMI程序全路徑,并將該路徑輸出到內(nèi)存標(biāo)記IniFileName,第二行代碼是從該路徑下的 Application.INI文件中找出 Mach2 S1 ACP1A Node Name對應(yīng)的值,并將結(jié)果返回給內(nèi)存消息標(biāo)記Mach2_ACP1A。

        在當(dāng)前HMI程序目錄下找到 Application.INI文件,用記事本打開,發(fā)現(xiàn)如下配置信息:

        ………

        Mach2 S1 ACP1A Node Name=GG_S1-ACP1A

        Mach2 S1 ACP1B Node Name=GG_S1-ACP1B-

        而站LAN中ACP1A主機的主機名為GG_S1-ACP1A-,可見第二行代碼已將正確的ACP1A的主機名傳遞給了標(biāo)記Mach2_ACP1A。

        ReadConsolData函數(shù)執(zhí)行完后又重新返回StartupScript函數(shù),而StartupScript函數(shù)又調(diào)用了 SetDde-ApplicationTopic函數(shù),打開該函數(shù)可以找到以下腳本:

        IOSetAccessName( “ACP1A”,Mach2_ACP1A,“”,“”);

        IOSetAccessName函數(shù)的功能正是實現(xiàn)訪問名的重新配置,該語句的含義是將Mach2_ACP1A中的字符變量作為訪問名ACP1A的節(jié)點名。由此可以看到ACP1A訪問名已經(jīng)配置正確,此時標(biāo)記名ACP11SystemActive就可以通過 SuiteLink協(xié)議和站LAN獲取ACP1A主機上的標(biāo)記信息。該標(biāo)記獲得數(shù)據(jù)后通過和表達(dá)式內(nèi)的其他標(biāo)記共同計算出表達(dá)式內(nèi)的值從而確定長方形對象的顏色為用戶提供當(dāng)前主機的工作狀態(tài)[4]。

        2.4 HMI與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換分析

        HMI程序除了從MACH2主機獲取各種現(xiàn)場數(shù)據(jù)外還要通過數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)將各種事件從數(shù)據(jù)庫中獲取到HMI程序中來。首先簡要介紹一下SQL訪問管理器。

        在Intouch中數(shù)據(jù)庫在共享的屬性或字段的表中存儲信息?!敖Y(jié)構(gòu)化查詢語言”(Structured Query Language,簡稱SQL)是以查詢的形式訪問該類信息的語言?!癝QL訪問管理器”讓您可以使用查詢來訪問、修改、創(chuàng)建以及刪除數(shù)據(jù)庫表。在HMI使用SQL Server數(shù)據(jù)庫的步驟可分為如下3步:

        (1)連接數(shù)據(jù)庫

        連接SQL Server數(shù)據(jù)庫使用函數(shù)SQLConnect,其語法格式如下:

        [ResultCode=]SQLConnect(ConnectionID,“ConnectString”):

        SQLConnect()返回一個值給 ConnectionID參數(shù),后續(xù)的所有SQL函數(shù)都將它用作參數(shù)。

        (2)填寫SQL腳本

        填寫SQL腳本的工作由函數(shù)SQLAppendStatement完成,其語法格式為:

        [ResultCode=]SQLAppendStatement(Connection-ID,“SQLStatement”):

        SQLAppendStatement()函數(shù)使用字符串得內(nèi)容來追加SQL語句。返回值指出在函數(shù)調(diào)用過程中是否發(fā)生了錯誤。

        (3)執(zhí)行SQL語句返回結(jié)果

        SQLExecute函數(shù)在腳本中運行 SQL查詢。其語法為:

        SQLExecute(ConnectionID,BindList,StatementID):

        如果語句包含 SELECT,則 BindList參數(shù)指定用于綁定數(shù)據(jù)庫列與 InTouch標(biāo)記的“綁定列表”的名稱。如果“綁定列表”為 NULL,則不進行任何關(guān)聯(lián)標(biāo)記的操作。

        下面以江陵換流站“Event List”事件列表實現(xiàn)列表顯示為例,說明以上三個函數(shù)是如何將數(shù)據(jù)庫記錄顯示到InTouch界面上的。

        首先簡要介紹一下江陵換流站SCADA數(shù)據(jù)庫的表結(jié)構(gòu)。江陵換流站數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)使用SQL Server 2008,其數(shù)據(jù)庫名為SCMDB,其中共有48張表,其中事件均存放在Point表中。當(dāng)日事件存放于Event表中,其他一些表作為Point表的外鍵表或存放一些輔助信息。

        打開Windows Maker查看其中QuickFunction中的BottomOfEventList函數(shù),發(fā)現(xiàn)如下代碼:

        CALL PrepareEventStatement();

        ResultCode=SQLExecute(EventListConnectionID,“SQLBindlist”,SQLHandle);

        查看PrepareEventStatement函數(shù)發(fā)現(xiàn)如下代碼:

        ResultCode=SQLConnect(EventListConnection-ID,“DSN=”+ODBC_DSN+“;UID=”+ODBC_User+ “;PWD=ows”);

        ResultCode = SQLAppendStatement(EventList-ConnectionID,“Select* from event”);

        SQLAppendStatement ( EventListConnectionID,EventSelectSTR):

        SQLAppendStatement ( EventListConnectionID,EventSelectSTR2);

        在PrepareEventStatement函數(shù)內(nèi),第一行代碼實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫的連接,并將連接存放在了標(biāo)記EventList-ConnectionID中,后面三行代碼實現(xiàn)了該連接的查詢語句,其中EventSelectSTR和EventSelectSTR2的值標(biāo)記可以在InitSelectStrings函數(shù)中找到在這里不再詳細(xì)介紹。

        PrepareEventStatement函數(shù)執(zhí)行完后返回 BottomOfEventList函數(shù)并利用SQLExecute函數(shù)完成將查詢到的數(shù)據(jù)集綁定到SQLBindlist列表中。SQLBindlist的列表綁定配置如圖8所示。

        此時數(shù)據(jù)已經(jīng)被加載到SQLBindList中,之后通過進一步調(diào)用InsertEventRow函數(shù)將該列表中的每一行插入到HMI的顯示界面中,便實現(xiàn)了一個完整的數(shù)據(jù)庫查詢操作。

        以上介紹了InTouch與MACH2系統(tǒng)各主機之間的數(shù)據(jù)交換過程,這對于排除各種InTouch程序界面顯示異?;驍?shù)據(jù)不刷新故障有著重要意義。

        圖8 列表綁定配置

        3 總結(jié)與展望

        本文以ABB公司的MACH2系統(tǒng)為例,介紹了目前直流系統(tǒng)所采用的控制保護系統(tǒng),不足之處有待于進一步改進和完善,對于控制保護軟件仍需深入研究。

        [1] 尹麗娟,徐勤.InTouch組態(tài)軟件在計算機監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].計算機工程與設(shè)計,2007,28(13):3273 -3276.

        [2] 安連祥,蔡召君,張少如,等.InTouch在冷軋機控制系統(tǒng)中的設(shè)計和應(yīng)用[J].計算機工程,2007,32(22):225 -226.

        [3] 張穎,史麗萍,張廣龍.基于組態(tài)軟件InTouch的變電所監(jiān)控系統(tǒng)[J].計算機應(yīng)用,2006(26):323 -324.

        [4] Wonderware.InTouch9.0 使用手冊[Z],2006.

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