□姚海軍（江西省贛撫平原水利工程管理局）

渠道閘門(mén)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)改造

□姚海軍（江西省贛撫平原水利工程管理局）

水庫(kù)閘門(mén)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的建立，不但能提高水庫(kù)信息采集的準(zhǔn)確性及閘門(mén)控制的靈活性、快速性，而且可以進(jìn)一步挖掘水庫(kù)的潛力，加強(qiáng)水庫(kù)運(yùn)行的可靠性和安全性，提高水庫(kù)的運(yùn)行效益。文章主要針對(duì)渠道閘門(mén)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)改造展開(kāi)了探討，詳細(xì)闡述了升級(jí)改造的原則及范圍，分析了升級(jí)改造中存在的問(wèn)題，并給出了升級(jí)改造應(yīng)做的準(zhǔn)備及升級(jí)改造的方法，以期能為有關(guān)方面的需要提供參考借鑒。

渠道閘門(mén)；計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；技術(shù)改造

0 引言

隨著中國(guó)加大對(duì)水利工程建設(shè)的投入，促成了水利工程中計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)改造工作。而渠道閘門(mén)作為水利工程的重要組成部分，其計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)改造必須要得到高度重視。因此，文章就渠道閘門(mén)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)改造進(jìn)行了探討，相信對(duì)有關(guān)方面的需要能有一定的幫助。

1 關(guān)于升級(jí)改造原則

1.1 先進(jìn)性的原則

在完成系統(tǒng)升級(jí)以后，要保證系統(tǒng)成為先進(jìn)與流行系統(tǒng)，不可因價(jià)格而采購(gòu)陳舊軟件產(chǎn)品與硬件設(shè)備。例如：部分單位按照多年以前產(chǎn)品相似價(jià)格，將合同之中的產(chǎn)品價(jià)格壓低，這會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品性能下降或是配置弱化，使得后期改造留下安全隱患。

1.2 軟硬件的并重

通常，軟件也是一種產(chǎn)品，其屬于監(jiān)控系統(tǒng)靈魂與核心，如果硬件設(shè)備比較好，那么軟件產(chǎn)品質(zhì)量不高，也難以發(fā)揮出系統(tǒng)最好的功能，還容易加大運(yùn)行維護(hù)工作工作量。所以在實(shí)施升級(jí)與改造系統(tǒng)之時(shí)，需要全方面考慮軟件的成本，嚴(yán)格控制軟件的產(chǎn)品質(zhì)量與功能發(fā)揮。

1.3 廣泛性的原則

在水利工程中，新系統(tǒng)應(yīng)用比較廣泛，主要就是為了后期維護(hù)與應(yīng)用。例如部分組態(tài)軟件的開(kāi)發(fā)，就是為了化工行業(yè)發(fā)展，無(wú)法按照水利工程的監(jiān)控特點(diǎn)進(jìn)行變通，容易影響到建成以后系統(tǒng)的性能，不能保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，影響了系統(tǒng)后續(xù)的運(yùn)行管理。

1.4 確定升級(jí)改造范圍

在建設(shè)渠道閘門(mén)的監(jiān)控系統(tǒng)早期，缺乏完善的建設(shè)規(guī)范，加之，自動(dòng)化的建設(shè)模式與結(jié)構(gòu)多樣化，可以把監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分成集中的控制層、測(cè)控的裝置層與現(xiàn)地的控制層3個(gè)層級(jí)，從圖1中可以看出。

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖

其中，現(xiàn)地測(cè)控的裝置層主要包含繼報(bào)設(shè)備與傳感設(shè)備等，上述設(shè)備為設(shè)備運(yùn)行管理中常規(guī)維護(hù)的內(nèi)容，并且設(shè)備損壞以后可以肉眼看見(jiàn)，需要及時(shí)進(jìn)行更換。早期渠道閘門(mén)的監(jiān)控系統(tǒng)主要使用觸摸屏或是進(jìn)口的PLC，觸摸屏與PLC的性能相對(duì)穩(wěn)定，尤其響應(yīng)速度與信號(hào)采集與系統(tǒng)需求相符合，所以不需要進(jìn)行改造。如果現(xiàn)地的控制層應(yīng)用工地的工控機(jī)，會(huì)因?yàn)楣た貦C(jī)使用壽命而受到限制，在多年運(yùn)行以后，會(huì)導(dǎo)致工控機(jī)發(fā)生故障，這就需要改造現(xiàn)地層，將工控機(jī)取消，更換成PLC。

通過(guò)集中的控制層可以把全部信號(hào)集中到中控室，把工控機(jī)或者是品牌的服務(wù)器當(dāng)做硬件的平臺(tái)，把Windows、Linux、U-nix系統(tǒng)當(dāng)做組態(tài)軟件與系統(tǒng)平臺(tái)上位機(jī)的監(jiān)控要件。在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)不斷出現(xiàn)藍(lán)屏與計(jì)算機(jī)的死機(jī)情況，按照摩爾的定律，已經(jīng)大幅度提高了計(jì)算機(jī)的產(chǎn)品功能與性能，并且計(jì)算機(jī)中相關(guān)操作系統(tǒng)均得到升級(jí)。而集中的控制層軟件以及硬件產(chǎn)品已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)監(jiān)控系統(tǒng)需要，且維護(hù)的成本也不斷增加，具體狀況如下：損壞了計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)以后，計(jì)算機(jī)不能滿足原有的操作系統(tǒng)需要，也不能保證上位機(jī)的監(jiān)控軟件正常運(yùn)行。

2 關(guān)于升級(jí)改造問(wèn)題

由于監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造屬于細(xì)致與系統(tǒng)化工程，如果考慮不夠細(xì)致或是不周到，就會(huì)導(dǎo)致改造失敗或者是延誤工期，按照很多工程改造的經(jīng)驗(yàn)，目前系統(tǒng)升級(jí)的改造包含以下問(wèn)題：其一，服務(wù)器和上位機(jī)的操作系統(tǒng)之間不會(huì)兼容，主要問(wèn)題是：服務(wù)器是64位、操作系統(tǒng)是32位，不能發(fā)揮系統(tǒng)的性能；操作的系統(tǒng)版本比較低，例如：Windows主要采取Server2008的版本，但是新型服務(wù)器支持的版本最低是2012的版本。其二，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)的軟件間無(wú)法兼容。其三，現(xiàn)場(chǎng)的PLC、測(cè)控設(shè)備的通訊和組態(tài)軟件之間不能兼容，例如在組態(tài)軟件升級(jí)以后，測(cè)控設(shè)備、既有的PLC，缺乏通訊驅(qū)動(dòng)的程序，需要單獨(dú)采購(gòu)或重新開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)的程序，這就會(huì)加大系統(tǒng)更新與改造成本，同時(shí)還會(huì)耽誤了工期。其四，集控站點(diǎn)的通訊和組態(tài)軟件無(wú)法兼容，例如部分工程升級(jí)改造以后，要把監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳質(zhì)上級(jí)監(jiān)控的中西，但是集控中心通訊協(xié)議比較有限，會(huì)出現(xiàn)不支持的情況。

3 升級(jí)改造準(zhǔn)備

3.1 對(duì)舊系統(tǒng)的完整性進(jìn)行測(cè)試

在進(jìn)行改造之前，需要測(cè)試舊系統(tǒng)完整性，這樣不僅可以把握舊系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，而且能夠了解舊系統(tǒng)過(guò)程。部分項(xiàng)目在改造之前沒(méi)有進(jìn)行完整性的測(cè)試，導(dǎo)致改造后設(shè)備銅須與系統(tǒng)出現(xiàn)異常，并且一些測(cè)試點(diǎn)不能正常的顯示。然而，因?yàn)楦脑扉_(kāi)始后，不能判斷改造以后的各種問(wèn)題，這在某種程度上會(huì)加大系統(tǒng)調(diào)試的工作量，所以需在改造之前實(shí)施完整性的測(cè)試。其一，檢查PLC的模入量與開(kāi)入量，在每一個(gè)模入與開(kāi)入模件中提取模入量與開(kāi)入量的點(diǎn)位，對(duì)當(dāng)前的狀態(tài)進(jìn)行改變，然后對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)情況進(jìn)行觀察，如果正常，則進(jìn)行步驟二，如果不正常，需要檢查原因，同時(shí)記錄。其二，檢查PLC的模出量與開(kāi)出量，在每一個(gè)模入與開(kāi)入模件中提取模出量與開(kāi)出量的點(diǎn)位，進(jìn)行測(cè)試，密切觀察PLC響應(yīng)情況，如果數(shù)據(jù)正常，可以進(jìn)行下一個(gè)步驟，如果不正常需要檢查原因，同時(shí)記錄。其三，檢查通訊。關(guān)于通訊的檢查，一般是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)控設(shè)備和上位機(jī)進(jìn)行檢查，測(cè)試內(nèi)容為自愈測(cè)試以及數(shù)據(jù)正常的測(cè)試。其中，自愈的測(cè)試主要是將通訊鏈路斷開(kāi)，再恢復(fù)，如果數(shù)據(jù)正常，可以進(jìn)行下一個(gè)步驟，如果不正常，需要檢查原因，同時(shí)記錄。其四，檢查上位機(jī)的系統(tǒng)。通常上位機(jī)的檢查一般是上位機(jī)時(shí)鐘檢查，觀察上位機(jī)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，如果存在冗余的配置，需要進(jìn)行切換，如果正常，則可以進(jìn)入下一個(gè)步驟，如果不正常，需要檢查原因，同時(shí)記錄。

3.2 備份舊的系統(tǒng)

既有集中的控制層中上位機(jī)的系統(tǒng)，在長(zhǎng)時(shí)間維護(hù)、運(yùn)行中，相關(guān)功能越來(lái)越全面與準(zhǔn)確。所以如果既有上位機(jī)的系統(tǒng)報(bào)廢，需要詳細(xì)進(jìn)行備份，內(nèi)容主要包含：歷史的數(shù)據(jù)庫(kù)、組態(tài)文件與關(guān)鍵文件等。

3.3 測(cè)試新系統(tǒng)的基本性能

在舊系統(tǒng)替換之前就要測(cè)新健康系統(tǒng)，先進(jìn)性調(diào)試的工作，保證拆除舊系統(tǒng)以后，新的系統(tǒng)可以正常工作。調(diào)試工作主要包含：安裝操作系統(tǒng)與組態(tài)軟件；查詢(xún)歷史庫(kù)的出入庫(kù)情況等。

4 升級(jí)與改造方式

在完成準(zhǔn)備工作以后，升級(jí)改造上位機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)，把某個(gè)典型工程的改造作為實(shí)例，具體配置信息從表一中可以看出。

表1 基本配置信息表

在發(fā)運(yùn)設(shè)備之前，需要調(diào)試新系統(tǒng)，主要包含：組態(tài)軟件與操作系統(tǒng)安裝；按照現(xiàn)場(chǎng)的PLC類(lèi)別，測(cè)試PLC的驅(qū)動(dòng)程序；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)104的主站環(huán)境進(jìn)行模擬，測(cè)試通訊的驅(qū)動(dòng)程序等。完成測(cè)試以后，把設(shè)備發(fā)到現(xiàn)場(chǎng)，安裝新機(jī)器。測(cè)試舊系統(tǒng)的完整性，記錄測(cè)試的結(jié)果，如下：其一，把舊系統(tǒng)的A網(wǎng)與B網(wǎng)切換成A網(wǎng)單網(wǎng)的運(yùn)行。其二，對(duì)舊系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)進(jìn)行檢查，OP2的從機(jī)、OP1是主機(jī)，將交換機(jī)和OP2網(wǎng)絡(luò)連接斷開(kāi)。其三，對(duì)新系統(tǒng)的OP2機(jī)功能進(jìn)行測(cè)試，啟動(dòng)新系統(tǒng)OP2機(jī)，將A網(wǎng)接入。

將A網(wǎng)和舊系統(tǒng)中OP1連接斷開(kāi)，對(duì)新系統(tǒng)OP2機(jī)法令、通訊與采集等情況進(jìn)行觀察，如果正常則可以進(jìn)入下一個(gè)步驟，如果不正常需要檢查原因，同時(shí)記錄。其四，舊系統(tǒng)的COM機(jī)斷開(kāi)，把新系統(tǒng)接到A網(wǎng)，對(duì)新系統(tǒng)調(diào)度中心運(yùn)作情況進(jìn)行觀察，如果正常則可以進(jìn)入下一個(gè)步驟，如果不正常需要檢查原因，同時(shí)記錄。其五，對(duì)新系統(tǒng)歷史庫(kù)的功能進(jìn)行測(cè)試：對(duì)Linux6.5、NC3.0的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行安裝，將A網(wǎng)和舊系統(tǒng)的HIS聯(lián)接斷開(kāi)，在A網(wǎng)中接入BAK機(jī)，對(duì)歷史數(shù)據(jù)正常情況進(jìn)行觀察。如果正常則可以進(jìn)入下一個(gè)步驟，如果不正常需要檢查原因，同時(shí)記錄。其六，將A網(wǎng)和舊系統(tǒng)的OP2斷開(kāi)，在A網(wǎng)中接入新系統(tǒng)OP1，同時(shí)切換成主機(jī)，對(duì)0P1法令與采集情況進(jìn)行觀察，如果正常則可以進(jìn)入下一個(gè)步驟，如果不正常需要檢查原因，同時(shí)記錄。其七，將A網(wǎng)和舊系統(tǒng)ENG聯(lián)接斷開(kāi)，在A網(wǎng)中接入新系統(tǒng)ENG，對(duì)系統(tǒng)打印與語(yǔ)音報(bào)警功能進(jìn)行觀察，如果正常則可以進(jìn)入下一個(gè)步驟，如果不正常需要檢查原因，同時(shí)記錄。其八，測(cè)試A網(wǎng)單網(wǎng)的模式下新系統(tǒng)，對(duì)法令、通訊與采集情況進(jìn)行觀察，切換主機(jī)與從機(jī)，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行觀察，如果正常則可以進(jìn)入下一個(gè)步驟，如果不正常需要檢查原因，同時(shí)記錄。其九，將A網(wǎng)和BAK機(jī)聯(lián)接斷開(kāi)，在A網(wǎng)中接入HIS機(jī)，對(duì)系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)采集情況進(jìn)行觀察，如果正常則可以進(jìn)入下一個(gè)步驟，如果不正常需要檢查原因，同時(shí)記錄。其十，測(cè)試B網(wǎng)單網(wǎng)運(yùn)行情況，并且AB網(wǎng)測(cè)試需要切換，在測(cè)試過(guò)程中對(duì)歷史數(shù)據(jù)、通訊與采集情況進(jìn)行觀察，如果不正常需要檢查原因，同時(shí)記錄。

經(jīng)過(guò)測(cè)試，根據(jù)以上步驟改造以后，保證了新系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，保證了新舊系統(tǒng)可以平穩(wěn)的過(guò)渡。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在水利工程中，渠道閘門(mén)是重要的構(gòu)成部分，需要重視改造與升級(jí)計(jì)算機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)。同時(shí)在按照改造范圍與原則基礎(chǔ)上，采用有效方式改善計(jì)算機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)，防止升級(jí)過(guò)程產(chǎn)生問(wèn)題，保證渠道閘門(mén)的監(jiān)控系統(tǒng)改造順利。

[1]水濤、陳開(kāi)金.淺談泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)改造及維護(hù)[J].科技、經(jīng)濟(jì)、市場(chǎng)，2015（8）.

[2]尚毅梓,吳保生.多渠段渠道自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定控制[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008(6).

（責(zé)任編輯：邢博輝）

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