張祖淼

(江西清華泰豪三波電機(jī)有限公司，江西 南昌 330096）

0 前言

目前在電站監(jiān)控方面多采用的是PLC控制器，以西門子PLC為例子，談到西門子PLC就一定要使用STEP 7軟件，而STEP 7軟件與PLC的通信就是一個(gè)開發(fā)者必須面對(duì)的問(wèn)題。常用的計(jì)算機(jī)都配備了RS232串口，而西門子公司的產(chǎn)品多是MPI或Profibus的子網(wǎng)，因此通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換不可避免，于是PC適配器就是其中的一類產(chǎn)品:常用計(jì)算機(jī)與適配器之間使用RS232協(xié)議，波特率為19.2kbps或38.4kbps;適配器與數(shù)控系統(tǒng)之間使用MPI或DP協(xié)議，波特率可達(dá)187.5kbps或1.5Mbps。正確地使用PC適配器還真不是一件輕而易舉的事情，因?yàn)槲覀儾粌H要對(duì)接口參數(shù)進(jìn)行必要的設(shè)置，有時(shí)還要對(duì)適配器的硬件進(jìn)行必要的改接。這就是使用PLC控制器的局限性，必須配備專用的適配器和專用軟件。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)和需求

1.1 系統(tǒng)功能系統(tǒng)需求

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)發(fā)布功能：

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包括水溫、油溫、水壓、油壓、轉(zhuǎn)速、電壓、電流、合閘、分閘等。嵌入式的WEB技術(shù)可以將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)以WEB的形式發(fā)布，通過(guò)TCP/IP協(xié)議。且動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)刷新，遠(yuǎn)方客戶端通過(guò)接入Internet瀏覽器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)信息。

參數(shù)設(shè)置功能：參數(shù)包括運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)參數(shù)，如遙測(cè)、遙信、電站初始值、整定系數(shù)。WEB接受到遠(yuǎn)方提交的參數(shù)設(shè)置請(qǐng)求后執(zhí)行參數(shù)寫入操作。

遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制功能：控制功能包括遙控、遙調(diào)、同期操作和定值切換。WEB服務(wù)器收到客戶端提交控制操作請(qǐng)求后，下發(fā)控制命令驅(qū)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)中的相應(yīng)執(zhí)行結(jié)構(gòu)。

訪問(wèn)級(jí)別設(shè)置和權(quán)限認(rèn)證功能：訪問(wèn)級(jí)別設(shè)置不僅提供傳統(tǒng)的基于頁(yè)面方式，而且提供靈活的基于對(duì)象，單個(gè)設(shè)備、數(shù)據(jù)采集點(diǎn)均可成為對(duì)象。主要同一頁(yè)面重要等級(jí)的數(shù)據(jù)點(diǎn)可被設(shè)置不同的訪問(wèn)級(jí)別，只有權(quán)限不低于設(shè)備要求，客戶端經(jīng)模塊服務(wù)器認(rèn)證后可可進(jìn)行其權(quán)限范圍內(nèi)的監(jiān)控操作。

1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

目的在于解決上述局限性，提供一種利用WEB技術(shù)的電站監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)的運(yùn)用能解決監(jiān)控系統(tǒng)使用專用的適配器和專用軟件的局限性，提高普遍性。

技術(shù)方案為：利用WEB技術(shù)的電站監(jiān)控方法，包括若干客戶端和一個(gè)服務(wù)器端。

所述客戶端采用模塊化設(shè)計(jì)，主要包括：（1）現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集模塊：用于采集電站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的有效數(shù)據(jù)信息；（2）數(shù)據(jù)處理模塊：用于將獲取的有效數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理和分析，傳輸至服務(wù)器端；

（3）WEB通訊模塊：用于數(shù)據(jù)信號(hào)處理結(jié)果與上位機(jī)通訊，傳輸數(shù)據(jù)。

優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）系統(tǒng)成本低：因?yàn)椴恍枰嘿F的適配器、不限操作系統(tǒng)，節(jié)省財(cái)力；

（2）監(jiān)控效率高：維護(hù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)施，當(dāng)用戶訪問(wèn)網(wǎng)站時(shí)，跨越空間的障礙實(shí)時(shí)監(jiān)控電站運(yùn)行情況記錄故障歷史，提高管理的效率；

（3）系統(tǒng)維護(hù)容易：系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，模塊之間通過(guò)接口連接的特點(diǎn)使得模塊的升級(jí)換代容易，提高了可維護(hù)性。

說(shuō)明詳見(jiàn)圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、圖2數(shù)據(jù)傳輸示意圖。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 WEB電站監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸示意圖

2 具體實(shí)施

利用WEB技術(shù)的電站監(jiān)控方法，包括若干客戶端和一個(gè)服務(wù)器端，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

電站系統(tǒng)中，顯示電站運(yùn)行的參數(shù)和圖形相當(dāng)?shù)呢?fù)責(zé)，如一次接線圖，工況圖、曲線等。而且圖元的種類很多，合理組織圖形文件和減小畫面文件大小，對(duì)于提高網(wǎng)絡(luò)傳輸效率顯得尤為重要。圖形文件采用矢量存儲(chǔ)，可以大大減小圖形文件大小。文件結(jié)構(gòu)一般有圖形屬性，背景圖形和前景圖形組成，不需要?jiǎng)討B(tài)刷新的圖形。

基于WEB應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵，在與如何實(shí)現(xiàn)電站參數(shù)和WEB模塊的交互式以建立數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)。本系統(tǒng)采用WEB嵌入式技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)WEB應(yīng)用界面的開發(fā)。

客戶端的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集模塊采用監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)，負(fù)責(zé)采集電站現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)設(shè)備的有效數(shù)據(jù)信息并按照自定義協(xié)議格式發(fā)送。

客戶端得數(shù)據(jù)傳輸模塊采用嵌入式軟硬件實(shí)現(xiàn)，負(fù)責(zé)將獲取的有效數(shù)據(jù)傳輸至WEB服務(wù)器端，數(shù)據(jù)傳輸如圖2所示，具體的方案如下：

（1）嵌入式硬件平臺(tái)采用TMS320VC5402(簡(jiǎn)稱C5402)作為主處理器，采用SDRAM和Flash作為存儲(chǔ)介質(zhì)，采用網(wǎng)口與本地電腦通訊。

（2）在TMS320VC5402上嵌入TCP/IP協(xié)議。模塊上電后系統(tǒng)首先進(jìn)行初始化工作，接著采用TCP/IP協(xié)議與遠(yuǎn)程服務(wù)器連接。如果建立連接則初始化通訊口并監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，如果建立連接失敗則重新啟動(dòng)建立連接過(guò)程。

（3）該模塊設(shè)計(jì)采用用戶端瀏覽器、WEB瀏覽器組成。WEB服務(wù)器接受瀏覽器傳來(lái)的用戶信息后，根據(jù)用戶請(qǐng)求產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)態(tài)頁(yè)面。并返回到用戶端瀏覽器以供瀏覽。

（4）基于WEB嵌入式技術(shù)，嵌入8位，16位或32位單片機(jī)為硬件工作平臺(tái)，以嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)RTOS為軟件操作平臺(tái)，其上運(yùn)小型精簡(jiǎn)服務(wù)器。

3 結(jié)論

利用WEB技術(shù)的電站監(jiān)控方法的特點(diǎn)：包括現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)信號(hào)處理模塊、WEB通訊模塊，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后，通過(guò)嵌入于主控芯片中的TCP/IP協(xié)議以WEB形式展現(xiàn)的監(jiān)控系統(tǒng)。如圖1。

根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，web通訊模塊的特征在于：將TCP/IP協(xié)議嵌入于主控芯片中，如圖2。

根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，上位機(jī)的監(jiān)控可以通過(guò)Internet瀏覽器的方式根據(jù)模塊的IP地址讀取、記錄和管理現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。

[1]劉立芳.遠(yuǎn)程設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].機(jī)電工程，2000.

[2]朱磊.基于Web的電力通信網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2001(2).

[3]康博.Web應(yīng)用程序開發(fā)新技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，1999.